Wi-Fi do lamusa?

W czerwcu oficjalnie przyjęto kolejny standard z rodziny Wi-Fi oznaczony jako 802.11g. Chociaż na rynku aż roi się od literek i cyferek oznaczających różne technologie telekomunikacyjne, fani sieci bezprzewodowych będą musieli przyswoić sobie kolejne z nich. Oto nadchodzi 802.15 oraz 802.16.

W czerwcu oficjalnie przyjęto kolejny standard z rodziny Wi-Fi oznaczony jako 802.11g. Chociaż na rynku aż roi się od literek i cyferek oznaczających różne technologie telekomunikacyjne, fani sieci bezprzewodowych będą musieli przyswoić sobie kolejne z nich. Oto nadchodzi 802.15 oraz 802.16.

Do czasu pojawienia się Wi-Fi na rynku trudno było sobie wyobrazić sprawnie działającą i stosunkowo niedrogą bezprzewodową sieć lokalną w firmie lub w domu. Bluetooth i IrDA ze względu na swoje ograniczenia nadawały się raczej do prostszych zadań i nie mogły sprostać większym wymaganiom co do przepustowości łącza i zasięgu działania. Rozwinięcie standardu HomeRF to nadal tylko przedmiot rozważań wizjonerów.

Dopiero technologia 802.11 spowodowała prawdziwą rewolucję w budowie sieci LAN. Umożliwiła bowiem bezproblemowe współdziałanie użytkowników korzystających z tradycyjnego nośnika (czyli skrętki) oraz użytkowników notebooków i urządzeń typu PDA. Nie ulega wątpliwości, że na rynku Wireless LAN dominują dziś urządzenia Wi-Fi, promowane i certyfikowane przez organizację Wi-Fi Alliance, jednak trwają intensywne prace nad nowymi rozwiązaniami, które mogą w przyszłości zatrząść rynkiem komunikacji bezprzewodowej. Wśród nich najczęściej wymienia się ZigBee, WiMax oraz UltraWideBand.

Problemy

Technologie komunikacji bezprzewodowej

Technologie komunikacji bezprzewodowej

Choć niewątpliwie technologia 802.11 jest niezwykle zaawansowana i ma przyszłość, trudno zaobserwować jakiś masowy odwrót od rozwiązań opartych na kablu. Według agencji In-Stat/MDR, na całym świecie w 2002 roku sprzedano 18,7 miliona urządzeń pracujących w technologii Wi-Fi (90-procentowy wzrost w stosunku do roku poprzedniego). Choć dynamika rynku jest imponująca, to przyglądając się baczniej wynikom sprzedaży w pierwszym kwartale 2003 roku (6,7 miliona sztuk) i porównanie z analogicznymi liczbami z ostatniego kwartału 2002 roku (6,2 miliona sztuk) wykazuje wzrost zaledwie o mniej więcej 10 procent.

Dlaczego klienci stali się ostrożniejsi w stosunku do urządzeń komunikacji bezprzewodowej?

Szybko się okazało, że najsłabszym punktem Wi-Fi jest bezpieczeństwo. Fale radiowe, wykorzystywane jako nośnik, bez problemu przenikają przez większość przeszkód terenowych. Ściany pomieszczeń i budynki nie stanowią dla nich większego problemu. Aby zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa przesyłanych danych wszystkie certyfikowane urządzenia Wi-Fi wykorzystują protokół WEP (Wired Equivalent Policy). Pod kontrolą WEP wszyscy użytkownicy sieci bezprzewodowej używają tego samego klucza do szyfrowania i odszyfrowania danych. Klucz przechowywany jest w komputerach klientach sieci oraz punktach dostępowych. Ponieważ standard 802.11 nie przewidywał żadnej polityki zarządzania kluczami szyfrującymi, trzeba było je ręcznie dystrybuować i również ręcznie nimi zarządzać. Taka organizacja zabezpieczeń już na pierwszy rzut oka wydała się mocno kontrowersyjna, ale producenci argumentowali, że jest łatwa do zastosowania (zarówno sprzętowo, jak i programowo) oraz umożliwia samoczynną synchronizację pomiędzy urządzeniem klienta i punktem dostępowym.

Na efekty takiej decyzji nie trzeba było długo czekać. Czterdziestobitowy klucz WEP został złamany przez naukowców z uniwersytetu w Berkeley w niecałe 4 godziny (wykorzystano do tego 250 stacji roboczych). Wkrótce ta sama grupa pokonała również zabezpieczenia chronione 128-bitowym kluczem, a w Sieci pojawiło się mnóstwo narzędzi umożliwiających łamanie WEP domowymi sposobami (AirSnort, WEPCrack). Informacje o dziurach w systemie zabezpieczeń szybko pojawiły się w prasie i to spowodowało spadek zaufania do Wi-Fi oraz umożliwiło rozwój innych technologii (więcej o zabezpieczeniu sieci Wi-Fi wykorzystującej protokół WEP można znaleźć w artykule "Wireless LAN w stylu Wi-Fi" opublikowanym w PC World nr 4/2003).

Konkurencja nie śpi

Ogromny popyt na urządzenia bezprzewodowe zachęcił wielu producentów do opracowania własnych rozwiązań. Najwięcej zainteresowania wzbudzają trzy technologie: ZigBee (802.15.4), WiMAX (802.16) oraz UltraWideBand (UWB). Czy zagrożą dominacji Wi-Fi?

Zgodnie z założeniami twórców, ZigBee ma pozwolić na wyeliminowanie zbędnego okablowania z urządzeń użytkowych instalowanych u klienta. ZigBee Alliance, konsorcjum producentów sprzętu zajmujące się rozwijaniem standardu 802.15.4, zainwestowało w tworzenie małych, bezprzewodowych sieci osobistych (Wireless Personal Area Network), do których będzie można włączyć telefon komórkowy, telewizor, urządzenie PDA i np. kontrolować je wszystkie za pomocą jednego urządzenia. Od tych sieci nie wymaga się dużej przepustowości, ale powinny zużywać jak najmniej energii. Na tym właśnie polega przewaga ZigBee nad innymi standardami.

ZigBee może operować na trzech różnych częstotliwościach (2,4 GHz, 915 MHz oraz 868 MHz), w zależności od pasma dostępnego w danym kraju. Od częstotliwości uzależniona jest również liczba kanałów (odpowiednio 16, 10 oraz 1), którymi można transmitować dane. W praktyce szybkość transmisji w wypadku ZigBee jest zróżnicowana - jej maksymalna wartość to 250 Kb/s, natomiast minimalny transfer to 20 Kb/s. Schemat "Kanały transmisji ZigBee" przedstawia zależność pomiędzy liczbą kanałów a częstotliwością pracy urządzeń.

Tworząc struktury sieciowe w standardzie 802.15.4 trzeba pamiętać, iż muszą być zbudowan w topologii gwiazdy, a maksymalna odległość pomiędzy urządzeniami nie powinna przekraczać 30 metrów. W centrum projektowanej sieci powinien się znaleźć jej koordynator, urządzenie, które zarządza siecią, kontrolując podłączone urządzenia, oraz steruje przepływem informacji. Podlegają mu węzły sieci, o ograniczonej lub pełnej funkcjonalności, przesyłające - pomiędzy sobą lub do koordynatora - informacje o zamiarze nawiązania połączenia z innym urządzeniem. Jeżeli jest to możliwe, koordynator zestawia połączenie (tworzone są wirtualne połączenia pomiędzy dwoma klientami). Proces jest znacznie ułatwiony, bo urządzenia w sieci mogą być dowolnie adresowane, a ich maksymalna liczba wynosi 255.

Największą zaletą ZigBee pozostaje w dalszym ciągu niewielkie zużycie energii. Baterie urządzeń korzystających z tego standardu wymagają naładowania raz na 100-1000 dni (w zależności od typu urządzenia). Dla porównania: Bluetooth wymaga ładowania akumulatorków średnio co 7 dni, podobnie jak sprzęt wykorzystujący technologię Wi-Fi.

Kolejnym standardem godnym uwagi jest WiMax, ujęty zgodnie ze specyfikacją IEEE w grupie technologii szerokopasmowego dostępu 802.16. Najbardziej zaawansowane prace dotyczą odmiany 802.16a, która w styczniu tego roku otrzymała odrębną specyfikację i stała się przedmiotem zainteresowania forum World Interoperatibility for Microwave Access (stąd potoczna nazwa standardu - WiMax).

Technologia 802.16a ma pozwolić dostawcm usług związanych z przesyłaniem danych (Internet, sieci korporacyjne itd.) na konstruowanie niezwykle wydajnych i szybkich sieci wielkomiejskich (MAN), umożliwiających proste grupowanie większej liczby małych sieci lokalnych. Parametry techniczne sieci 802.16a wyraźnie wskazują, że nie są to rozwiązania przeznaczone dla użytkowników.

Ogólne wytyczne dotyczące WiMax mówiły o bardzo szerokim paśmie operacyjnym, obejmującym od 10 do 66 GHz. Jednakże dokładna specyfikacja zawęziła ten obszar do przedziału 2-11 GHz. Pasmo podzielono na kanały o szerokości dostosowanej do potrzeb użytkowników (1,5-20 MHz), czego nie stosowano w technologiach przeznaczonych dla użytkowników (Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth). Ten sposób przesyłania danych umożliwia osiąganie przepustowości 70 Mb/s, przy optymalnej długości promienia operacyjnego 40 km. Taka technologia umożliwia objęcie zasięgiem stacji bazowej obszaru większości dużych miast. Co więcej, stacje bazowe i klienckie nie muszą się "widzieć", co ma ogromne znaczenie przy wysokiej zabudowie większości metropolii. Również technologia budowy anten jest bardziej zaawansowana niż w przypadku Wi-Fi, co eliminuje problem rozpraszania sygnału czy wszelkiego rodzaju odbić. Jedną z najważniejszych cech WiMax jest narzucona z góry jakość świadczenia usług (Quality of Service), umożliwiająca bezproblemowe przesyłanie siecią 802.16a danych strumieniowych i wszelkich multimediów. Inaczej było w przypadku standardu 802.11, który dopiero w specyfikacji nakreślił ogólne ramy bardzo prostego w działaniu QoS.


Zobacz również