bezdratova-technologie-wi-fi-zbavena-rousky-tajemstvi
Sítě a Internet Článek Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství

Kuchař Martin

Kuchař Martin

24. 3. 2005 00:00 124

Seznam kapitol

1. Popis vlastností a technologie 2. Technické parametry a vysvětlení pojmů 3. Pasivní hardware 4. Aktivní hardware
5. Bezpečnost 6. "Home-made" antény 7. Ukázky řešení spojů, Závěr

Kdo z Vás ještě nezaslechl něco o bezdrátových sítích Wi-Fi a nebo o ně jinak nezavadil? Myslím, že v době moderní bezdrátové komunikace to je již velice zažitý pojem. Avšak ne každý rozumí této záležitosti tolik, aby byl schopen pochopit princip a co jednotlivé pojmy znamenají. Pojďme si tedy Wi-Fi trochu přiblížit a vysvětlit, jak to celé funguje a co vše ke spojení potřebujeme.

Reklama

Samotný pojem Wi-Fi (Wireless Fidelity) byl založen společností WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) a jedná se o bezdrátovou komunikaci v bezlicenčním nekoordinovaném pásmu o frekvenci 2,4GHz. Celé tyto sítě byly založeny na protokolu 802.11b jež označuje teoretickou rychlost komunikace 11Mbps.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz

První byla však komunikace na základě rozprostřeného infračerveného paprsku DfIR (diffuse infrared). Bohužel rychlost byla pouze 2Mbit a možnost připojit se maximálně na vzdálenost jednoho metru byla také značně limitující. Tato technologie se tedy prakticky neujala (pouze jako doplňující například při spojení s mobilem či PDA).

Později přišly na trh dva produkty, jež pracovaly v pásmu 2,4GHz a již tomu tak zůstalo. Rychlost však byla pouze 2Mbit a tak se hned začalo pracovat na jejím navýšení. V roce 1999 konečně ve své práci postoupili a dali tak vzniknout protokolu 802.11b. Jak již většina z vás určitě ví, tak toto označení znamená, že se jedná o teoretickou rychlost 11Mbit a tento protokol se využívá dodnes.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz


Jedna z prvních bezdrátových PCMCIA karet.

Nevýhodou však bylo, že zařízení pracující na základě tohoto protokolu spolu musely být kompatibilní a tudíž společnost WESA každému takovému udělila označení "bezdrátová věrnost" - Wireless Fidelity - Wi-Fi (organizace WECA se později přejmenovala na Wi-Fi Alliance).

V roce 2002 vznikl standard 802.11i, jež označoval bezdrátové sítě pracující na frekvenci 5GHz. Diky modulaci byla rychlost navýšena až na 54Mbit, avšak v Evropě není možné toto pásmo volně využívat. A tak vznikl standard 802.11g, kterým jsou označeny zařízení pracující v pásmu 2,4GHz, avšak rychlost mají rovnou technologii 5GHz - tudíž 54MBit. Nejpodstatnější výhodou je to, že 802.11g je zpětně kompatibilní s 802.11b a tudíž spolu dokáží navzájem komunikovat.

Wi-Fi je tedy bezdrátová síť, jež pro přenos dat využívá rádiového signálu na frekvenci 2,4GHz. Podstatnou výhodou je fakt, že toto pásmo je bezlicencové a tudíž není třeba žádat o povolení a veškeré komunikace je možné provádět zdarma bez jakékoliv registrace. Běžná anténa dokáže pokrýt opravdu velké území a tudíž poskytnout propojení velkému množství lidí.

V dnešní době se využívá několik standardů. První a již zmíněný je 802.11b, jež označuje rychlost 11Mbps. Postupem času se však vyvinul standard s označením 802.11g, který je již schopen pracovat rychlostí až 54Mbps. Je však třeba si uvědomit, že rychlost 11Mbit je pouze teoretická a v praxi se pohybuje kolem 5Mbit a u teoretické rychlosti 54Mbps v případě 802.11g je to reálně zhruba 12Mbit.

Díky velice snadné instalaci se dnes tyto sítě používají často také v podnicích, restauracích, letištích a podobně. Tím je v daném interiéru zajištěna možnost přenášet PC či notebook a při tom být neustále připojen a nemuset tahat nějakou kabeláž. Další možností využití je vytváření spojů v exteriéru. Například při spojování firemních poboček či pouze sesíťování několika PC za účelem vytvoření lokální sítě. Také se často využívá při poskytování internetu do domácností, neboť ISP pak pouze na klientském domě namontuje anténu směrem na svůj vysílač a tím je vše vyřešeno.

Masivnímu rozšíření těchto technologií přispívá především jejich poměrně nízká cena. V mnoha dnešních PC je již Wi-Fi samozřejmostí a nové notebooky jsou Wi-Fi adaptérem standardně vybaveny.

Je třeba si ale uvědomit, že v pásmu 2,4GHz nepracují pouze Wi-Fi. Tím, že je toto pásmo bezlicencové, provádí v něm komunikaci mnoho dalších zařízení. Ať už se jedná o Wi-Fi a nebo o Bluetooth, některé bezdrátové telefony či počítačové periferie.

Tato všechna zařízení při své práci mohou využívat právě pásmo 2,4GHz.
i Zdroj: PCTuning.cz
Tato všechna zařízení při své práci mohou využívat právě pásmo 2,4GHz.

Bohužel tím, že je toto pásmo zcela volné (jediná podmínka, jež Český telekomunikační úřad udává, je intenzita signálu maximálně 100mW), tak dochází k jeho přehlcení. V místech s velkou hustotou zalidnění je někdy již velice velký problém vůbec najít volné pásmo pro připojení.

Aby se zvýšila možnost zapojení několika nezávislých Wi-Fi sítí ve stejné lokalitě, vyhrazuje generální licence ČTÚ GL-12/R/2000 několik kanálů v rozmezí 2,412 - 2,484 GHz. Jak už možná někoho napadlo, tak kanály slouží právě k tomu, aby nedocházelo k tak silnému rušení mezi jednotlivými sítěmi. Pokud se ve stejné lokalitě nachází sítí několik, pak se jedna nastaví řekněme na kanál 1 a druhá síť může fungovat v kanálu 5. Tím je zajištěno to, že obě nepracují v naprosto totožném pásmu a tudíž není tak velké riziko rušení. Celkem máme 14 kanálů a jejich jednotlivé frekvence jsou uvedeny v tabulce. Avšak počet použitých kanálů se liší. Pro Ameriku a Kanadu je to 11 kanálů, pro Evropu 13 a pro Japonsko 14.

Kanál

Kmitočet (GHz)

1

2,412

2

2,417

3

2,422

4

2,427

5

2,432

6

2,437

7

2,442

8

2,447

9

2,452

10

2,457

11

2,462

12

2,467

13

2,472

14

2,484

Schéma bezdrátové sítě

Základním typem bezdrátových sítí je ad-hoc. Je vhodný pro několik počítačů - od dvou do pěti. Tento mód funguje jako obyčejná LAN síť. Každý počítač komunikuje s jiným na stejné úrovni - jako by si byli sobě rovni. Podstatnou výhodou tohoto typu je jeho rychlá instalace a velmi nízká cena. Umožňuje sdílení souborů a internetu, tisk přes síť a ostatní věci, které jsou běžné u klasických LAN sítí. Nevýhodou na druhou stranu je fakt, že všechna připojená zařízení musí mít v dosahu ty, s kterými chce komunikovat - každý musí vidět každého.

Druhým typem je mód infrastructure, kdy se klientské počítače připojují na server neboli Access Point (AP) a veškerou komunikaci provádí skrze něj. Hlavním rysem tohoto typu je to, že se všichni klienti nenapojují jeden na druhého ale přímo na AP, jež zajišťuje veškerou společnou komunikaci. Dnešní moderní AP většinou slouží také jako přemostění mezi LAN a WLAN a tudíž zajišťují připojení do internetu a umožňují sdílení linky.

Rozdělení hardware

Použití různých prvků sítě se liší podle aktuálních potřeb a nároků na síť kladených. Výhodou však je, že na trhu je sortiment Wi-Fi zařízení opravdu velmi široký a tak dokáže pokrýt většinu nároků. Tady si ukážeme různé druhy a typy hardware pro první obeznámení, přičemž celkový popis funkcí a vlastností je v následujících kapitolách.

Na prvním místě jsou karty typu PCI. Jsou to tedy Wi-Fi adaptéry, jež jsou montovány přímo do PCI slotu ve vašem PC. Tyto karty zpravidla obsahují malou anténku, kterou lze odšroubovat a připojit místo ní kteroukoliv jinou interní či externí anténu. Standardně dodávané antény většinou zvládnou pokrýt místnost v které se karta nachází, avšak pokud se chcete spojit na větší vzdálenost v exteriéru, tak je vhodné použít anténu dodatečnou. Největší výhodou je nízká cena těchto Wi-Fi adaptérů.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz


Karta pro použití v PC - pro slot PCI.

Výrobci však nezaháleli a začali vyrábět i karty typu PCMCIA, jež jsou určeny pro použití v přenosných zařízeních jako jsou notebooky či PDA. Tyto karty jsou zhruba velikosti kreditní karty a často obsahují malou anténu. Mnoho nových notebooků má již WLAN zabudován přímo na základní desce a anténa je schována pod displejem či podobně.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz


PCMCIA Wi-Fi karta.

Velmi levnou alternativou jsou Wi-Fi USB adaptéry. Ty se do PC zapojují pomocí USB kabelu, jež může mít délku i přes 5m a tudíž snadno dosáhnout na místo odkud je signál dostupný. Avšak jejich nevýhodou je to, že pracují v systémech Windows 98 a vyšších, takže majitelé starších systémů funkce těchto adaptérů nevyužijí. Na druhou stranu je ale potřeba zmínit jejich nespornou výhodu, což je jejich velikost. Tím je možné je mít neustále u sebe a na cestách je jen připojit k notebooku či podobně.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz


Wi-Fi adaptér určený pro zapojení do USB. Všimněte si jeho velikosti - je jako klíčenka.

Nejdražší ale také svými možnostmi nejlepší jsou pak hardwarové access pointy (dále HWAP). Ty umožňují napojení jiných klientů či uživatelů. Můžeme skrze ně sdílet s ostatními připojení k internetu a podobně. K PC se připojují pomocí metalické sítě (klasický UTP kabel s RJ45 konektorem) a obsahují port pro připojení antény. Moderní HWAP obsahují několik RJ45 portů a tudíž dokáží plnit funkci mostu mezi PC spojenými kabeláží a PC napojenými skrze Wi-Fi.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz


HWAP router firmy linksys.

Další velice podstatnou roli hrají antény. Nejčastěji se setkáte s klasickou směrovou anténou, jež vypadá jako síto z kovového drátu, které má uprostřed na tyčce ozařovač. Tato anténa je čistě směrová, což znamená, že vysílá a přijímá signál jen z jednoho bodu.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz

                     
Toto je směrová anténa se ziskem 15dB.

Někdy je však potřeba svým signálem pokrýt určité území a ne pouze provést spoj na určitou osobu. V takovémto případě nám poslouží antény sektorové či všesměrové. Tyto antény však zpravidla nedosahují takových zisků jako sítové antény.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz


Sektorová anténa o zisku 18dB a ploše pokrytí 30 stupňů.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz


Toto je všesměrová anténa.

Další velice často používanou anténou je YAGI. Je výhodná z hlediska poměru cena / výkon. Běžně se prodává se ziskem 15 - 17dB. Příliš se však nehodí na spoje na delší vzdálenost, avšak pro napojení na AP na kratší vzdálenost je bohatě dostačující.

Bezdrátová technologie Wi-Fi zbavená roušky tajemství
i Zdroj: PCTuning.cz

Je také však potřeba zmínit i nestandardní typy antén. Je možné si anténu vyrobit i sám a to za velmi nízký finanční obnos, který však také odpovídá výsledné kvalitě a tomu, co od takovéto antény můžeme očekávat. Nejčastěji se lze setkat s anténou vyrobenou z plechovky, avšak možnosti jsou daleko větší. Tyto "home-made" antény pak běžně dosahují zisku od 5 do 15dB .

Umístění a výběr Wi-Fi prvků

Před jakýmkoliv nákupem a zapojením Wi-Fi sítě je potřeba si důkladně promyslet, jaké nároky na ni budou kladeny a jaké na ni budeme mít požadavky. Také se výběr bude lišit, pokud se bude jednat o "indoor" či "outdoor" síť. Zpravidla je ale vždy vhodné používat dva výrobky stejné značky, neboť nemůže dojít k nekompatibilitě či jiným nešvarům.

Je také dobré uvážit, jak bude síť vypadat do budoucna. Zda se časem nepřipojí desítky dalších uživatelů a tudíž není třeba už rovnou zainvenstovat do kvalitnějších a výkonnějších zařízení.

Také je třeba si uvědomit, že každá bezdrátová síť v pásmu 2,4GHz je velice náchylná na rušení a jiné okolní vlivy jako déšť a podobně. Když uvážíme, že maximální legální intenzita antény je 0,1W tak je patrné, že takovéto antény zdaleka nedokáží konkurovat například sítím GSM apod. Také je třeba se snažit provést spoj co nejkratší vzdáleností, neboť právě s ní nepřímo úměrně klesá intenzita vysílaného signálu.

Především při zapojování sítě uvnitř budovy je potřeba vše důkladně promyslet, neboť právě v takovýchto podmínkách dochází k velmi silnému útlumu signálu. Betonové konstrukce, ocelové armatury, elektrické rozvody a podobné konstrukce jsou největšími nepřáteli Wi-Fi signálu. Ve volném prostoru a v přírodě je pak budování poněkud jiné. Je potřeba vhodně umístit anténu, nejlépe tak, aby měla přímý výhled na AP, dále zjistit zda není rušení jinými sítěmi a podobně. Bohužel v některých městech je již situace tak katastrofální, že pásmo 2,4GHz je natolik přehlcené, že nové spoje již vytvářet není možné.

Nejčastější příčiny rušení signálu:

  • betonové konstrukce a silné zdi
  • ocelové výztuže a armatury v konstrukcích
  • elektrické motory
  • Bluetooth a zařízení pracující v pásmu 2,4GHz
  • monitory
  • vysokonapěťové rozvody
  • mikrovlnné trouby
Předchozí
Další
Reklama
Reklama

Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.

Reklama
Reklama