Omrežja podjetij in poslovne računalniške storitve se iz statičnega okolja spreminjajo v dinamična. Nimamo več močne ločnice, katere računalniške storitve so javne, »na internetu«, ter katere so notranje in zaprte za dostop le iz notranjega omrežja podjetja. Večina storitev je dosegljivih iz interneta, morda se moramo dodatno prijaviti s certifikatom na varnostnem obesku USB ali pa je treba le zagnati kak VPN (angl.: VPN – Virtual Private Network, navidezno zasebno omrežje, ki se lahko razteza skozi internet in omogoči priklop v službeno omrežje od doma ali s službene poti).
Kako nadzorovati in upravljati to raznovrstno morje mobilnih naprav, skupaj z lastnikom, zaposlenim, je seveda poslovna priložnost za tehnološko-razvojna računalniška podjetja, za ostale računalničarje, ki delujemo v drugih segmentih, pa mobilne naprave predstavljajo dodatno težavo: nimajo žičnega vmesnika. To žal ni tehnološki spodrsljaj enega proizvajalca, ampak tehnična realnost: mobilne naprave nočejo delovati z žično povezavo v omrežje. Žice pa so za zdaj prekratke in preokorne, da bi jih vlekli za seboj, ko se sprehajamo po recimo ljubljanski tržnici. Vse te naprave zahtevajo za učinkovito delovanje brezžično omrežje Wi-Fi, če omrežja Wi-Fi ni v bližini, pa znajo pogosto tudi preklopiti na podatkovno omrežje ponudnika mobilne telefonije. Vse več ponudnikov storitev se poplavi mobilnih naprav tudi prilagaja in ponuja brezplačna brezžična omrežja; ne govorimo samo o kavarnah in restavracijah, ampak tudi o knjižnicah, šolah in upajmo, da kmalu tudi drugih javnih ustanovah in zdravstvenih organizacijah. Zdravstveni domovi so verjetno še najbolj trd oreh, saj so zdravniki navajeni sprejemati svoje paciente že popolnoma zdolgočasene, če ne že obupane …
Očitno mobilne naprave narekujejo razvoj lokalnih brezžičnih omrežij WLAN. Če smo bili pred časom veseli, da smo dobili kakovosten signal in s svoje mobilne naprave lahko uporabljali internet, je brezžični internet zdaj nekaj samoumevnega. Od nekako prvih bolj priljubljenih omrežij 802.11b, ki so bila standardizirana leta 1999 in so vrsto let veljala za de facto standard, do danes, ko uporabljamo 802.11n, je minilo borih štirinajst let in v tem času so hitrosti brezžičnih prenosov skokovito narasle: iz borih 11 Mb/s do teoretičnih 600 Mb/s.
Ali lahko govorimo o revoluciji?
V resnici se moramo vrniti malce v samo zgodovino lokalnih omrežij.
Prvo omrežje, predhodnik Eterneta, je bilo omrežje za povezovanje zgradb univerze na Havajih med različnimi otoki. Za povezavo so uporabili radijsko povezavo med več oddajniki in sprejemniki ter določili protokol. Omrežje je nastalo leta 1971 in se je imenovalo ALOHANet. Teoretična hitrost je bila 9600 b/s, praktična pa precej manjša. Posamezni raziskovalci, ki so sodelovali pri projektu, so pozneje svoje izkušnje prelili v nastajanje lokalnega žičnega omrežja Eternet, ki je nastajalo vse od leta 1973 do nekako leta 1980, ko so izšle prve specifikacije, do formalne standardizacije znotraj organizacije IEEE leta 1985.
Brezžična omrežja so bila zaradi regulacije frekvenčnega prostora večinoma potisnjena vstran, dokler ni organizacija IEEE leta 1997 izdala standard 802.11. To je bilo prvo standardizirano brezžično omrežje, namenjeno splošni uporabi, ki pa je imelo skromno hitrostno omejitev 2 Mb/s na 900 MHz ali 2,4 GHz na radijskem delu ter 1 Mb/s na infrardečem spektru. 900-MHz spekter ni bil prosto dostopen, oprema pa je bila slabo testirana in med različnimi proizvajalci pogosto ni delovala. Zato se je skupina proizvajalcev brezžične opreme leta 1999 povezala in ustanovila organizacijo Wi-Fi Alliance, katere namen je testiranje brezžične opreme in promocija uporabe.
Frekvenčno področje
Ker bi bila uporaba le ene frekvence, oziroma kot rečemo »kanala«, podobna izkušnja za prenos podatkov, kot je za nas poslušanje vseh radijskih oddaj hkrati, podpirajo radijski oddajniki in sprejemniki uporabo različnih frekvenc. Podobno kot mi na daljinskem upravljalniku izberemo, kateri program (oziroma kanal) želimo spremljati, tudi za brezžična omrežja nastavimo kanal, ki naj ga uporablja naše omrežje.
Frekvenčni prostor, kjer se uporablja Wi-Fi, je za dovolj majhne moči prost za uporabo, kar pomeni, da si posameznega kanala ne moremo rezervirati, ampak si ga delimo z vsemi uporabniki v okolici. Če vam brezžično omrežje deluje slabo, ker ima sosed svojo opremo na istem kanalu, se lahko kot dobra soseda dogovorita o drugačni razporeditvi kanalov. Lahko pa kot slaba soseda vztrajata vsak pri svojem, torej sta na istem kanalu in kdor bo pač močnejši. Rezultati bodo podobni kot v drugih sosedskih sporih: kratko bosta potegnila oba, obema bo omrežje delovalo slabše.
Trenutno večina opreme podpira delovanje na 2,4-GHz pasu, 5-GHz podpirajo le boljši modeli prenosnih naprav in močnejši prenosniki, 60-GHz pa še ni v uporabi in je za zdaj samo v načrtovanju.
Zgodovinsko se je 2,4-GHz pas uporabljal zaradi boljšega dometa, vendar zaradi istega razloga najdemo v tem pasu tudi kopico drugih naprav, kot so brezžične kamere, starejši telefoni DECT, prenosi Bluetooth ali ZigBee. Tudi druge nekomunikacijske naprave lahko povzročajo nezaželene motnje, kot so senzorji gibanja v določenih avtomobilskih alarmih, mikrovalovne pečice in tudi industrijske naprave ter delno okvarjeni napajalniki, na primer v fliperju.
Da pa je vse skupaj še bolj zabavno, kanali v 2,4-GHz pasu med seboj niso neodvisni, ampak se deloma prekrivajo. Široki so 20 MHz, novejša oprema ter oprema 802.11n pa lahko uporablja tudi 40-MHz pasove, kar še dodatno omeji število prostih kanalov, kot lahko vidimo na sliki 2.
Američani so tu omejeni na neodvisne kanale 1, 6, 11, v Evropi pa smemo uporabljati 1, 5, 9, 13, vendar se moramo zavedati, da določena oprema za ameriški trg ne podpira kanala 13.
Izkaže se, da je 2,4-GHz področje precej zasedeno in polno šuma. V nasprotju z 2,4-GHz ima 5-GHz signal manjši domet, kar pomeni, da tudi šum teže pride do sprejemnika. Poleg tega ima 5-GHz področje na voljo kar devetnajst neodvisnih kanalov ter manjše število drugih, ne Wi-Fi uporabnikov. Zaradi drugih uporabnikov morajo dostopovne točke pred uporabo 5-GHz kanala preveriti, ali je prost, in če je zaseden, izbrati drugega. Mehanizem se imenuje DFS (angl.: Dynamic Frequency Selection, mehanizem za samodejno nastavljanje frekvence in moči).
60-GHz frekvenčni pas je še boljši, ker ima še manjši domet. Večinoma naj bi deloval le znotraj sobe, če naprava »odkoraka« iz sobe, pa lahko preklopi povezavo na 5-GHz ali 2,4-GHz pas. Uporaba tehnologije 802.11ad sega sicer še precej v prihodnost, predvsem zaradi razširitev na druge povezave, kot je recimo povezava med računalnikom in zaslonom, vendar so obljube za zdaj precej spodbudne. 60-GHz povezave naj bi se uporabljale na razdaljah od 1 do 10 metrov.
Zasedenost radijskega kanala lahko precej enostavno preverimo z brezplačnimi orodji, kot sta inSSIDer za računalnike Windows in Wi-Fi Analyzer za naprave z operacijskim sistemom Android.
Tovrstni programi so uporabni za domačo rabo in za hitro preverjanje kanalov v domači pisarni. Omejitve so predvsem v tem, da mora radijski sprejemnik znati prepoznati promet. Tako nam recimo sprejemnik 802.11g ne more prikazati vpliva naprav ZigBee, Bluetooth ali šuma mikrovalovne pečice. Za tovrstne motnje se splača uporabiti frekvenčne analizatorje, ki prikažejo dejansko radijsko »onesnaženost« kanala.
Ko se pogovarjamo o zasedenosti brezžičnega omrežja, nas lahko zanese in merimo, koliko prometa teče skozi dostopovno točko. Če je hitrost dostopovne točke 54 Mb/s, potem lahko sklepamo, da je pri prometu 22 Mb/s dostopovna točka le 50-odstotno obremenjena. Tako namreč merimo zasedenost in kapacitete ožičenih povezav.
Ožičeno in brezžično omrežje sta si močno različna. Pri ožičenem imamo tipično povezavo enega z drugim v obeh smereh, polna kapaciteta kanala pa je na voljo obema. Vmes ni motenj ali tretjih odjemalcev. Radijska povezava je precej slabša, udobje, da ni »žice«, plačamo s tem, da je na enem mediju več uporabnikov in da so na prenosnem mediju prisotne nepredvidljive motnje in nepredvidljivo padanje moči signala. Da komunikacija vseeno deluje, se odjemalci na dostopovno točko priklapljajo tudi z manjšimi hitrostmi, ki so bolj odporne na šume ali ne potrebujejo tako močnega signala. Povezava tudi ne deluje hkrati v obe smeri, ampak od skupine uporabnikov na kanalu lahko hkrati govori le eden. Vse to pomeni, da je treba zasedenost prenosne poti na radijskem delu meriti v odstotkih, koliko vsega časa različni radijski oddajniki na tem kanalu tudi oddajajo. Oddajajo pa lahko vsak s svojo hitrostjo.
Na televizijskem kanalu na primer program teče nepretrgoma 24 ur na dan. Takrat lahko rečemo, da je kanal stoodstotno zaseden. Če pa so različni Wi-Fi oddajniki v nekem časovnem obdobju oddajali le 20 odstotkov časa, pa rečemo, da je kanal 20-odstotno zaseden. Pa čeprav je 10 odstotkov časa oddajal uporabnik A pri hitrosti 22 Mb/s, uporabnik B pa svojih 10 odstotkov pri 1 Mb/s. Uporabnik A je želeno količino podatkov 22-krat hitreje prenesel, oziroma rečeno drugače, uporabnik B bi za enako količino podatkov 22-krat dlje časa »zasedal« dostopovno točko in počasi oddajal in oddajal in oddajal …
Stoodstotno zasedenost kanala bi videli na diagramu WiSpy kot žarečo cestno stezo: nekdo vedno nekaj oddaja.
Naprednejše dostopovne točke z dvema radijskima vmesnikoma na 2,4-GHz in 5-GHz pasu zaradi zasedenosti 2,4-GHz kanala uporabljajo različne mehanizme za »prepričevanje« odjemalcev za preklop na 5 GHz. Mehanizem se v angleščini imenuje »band select« in ne deluje vedno najbolje, saj so nekateri odjemalci polni hroščev in vestno vztrajajo pri 2,4 GHz oziroma celo izgubijo povezavo, ker se »zmedejo« ali pa ne znajo delovati v 5-GHz pasu. Večina naprav tudi nima 5-GHz vmesnika, vendar smernice kažejo, da se bo glavnina prometa v prihodnosti preselila na 5-GHz pas.
Se nadaljuje …
Moj mikro, September Oktober 2013 | Rok Papež, Arnes
