IEEE 802.11

IEEE 802.11

IEEE 802.11 on standardite grupp, mis reguleerib seadmete traadivabasid ühendusi 2.4, 3.6 ja 5 GHz sagedustel. Neid standardeid loob ja haldab IEEE LAN/MAN Standardite Komitee. 802.11 standardite perekond kasutab õhumodulatsiooni tehnikaid, mis kasutavad sarnast põhiprotokolli. Populaarseimad nendest on 802.11b ja 802.11g, mis on originaalstandardi hilisemad edasiarendused. 802.11-1997 oli esimene traadita side standard ja 802.11b oli esimene laiema üldsuse poolt kasutuselevõetud võrgustandard. Eelnevalt mainitutele järgnesid 802.11g ja 802.11n. Esimeste standardite puhul pöörati võrguturvalisusele suhteliselt vähe tähelepanu, kuid hilisemates versioonides on selles valdkonnas toimunud olulisi arenguid.

802.11b ja 802.11g kasutavad 2.4 GHz sagedusala, mis on sageli kasutusel ka teiste elektroonikaseadmete poolt. Sellisteks seadmeteks võivad olla mikrolaineahjud, traadita telefonid, bluetooth seadmed, videokaamerad jne. Sellest tulenevalt on tihedalt asustatud 2.4 GHz sagedusala asemel kasulik kasutada hoopis 5GHz sagedust.

802.11 süsteem töötab kahes režiimis:

• Infrastruktuurirežiimis suhtlevad mobiilseadmed kaabelkohtvõrguga nn. pääsupunktides. Iga pääsupunkti ja selle raadioseadmete kohta kasutatakse nimetust põhiteenusekomplekt (BSS). Laiendatud teenusekomplekt (ESS) kujutab endast kaht või enamat põhiteenusekomplekti ühes ja samas alamvõrgus.
• Ad hoc režiimis, mida tuntakse ka partnerrežiimi (peer-to-peer mode) nime all, võivad mobiilseadmed suhelda üksteisega otse ning ei kasuta pääsupunkti. Seda nimetatakse sõltumatuks põhiteenusekomplektiks (IBSS).

802.11 süsteemide andmekiirus sõltub kaugusest. Mida kaugemal on mobiilseade tugijaamast, seda väiksem on kiirus. Samuti mõjutab antud standardit kasutavate seadmete tööd müra teiste seadmete poolt. Kui samat kanalit kasutab mitu erinevat seadet tekib nende töös tõrkeid ning oluliselt väheneb ka andmeedastuskiirus. Järgnevalt on ära toodud 2.4 GHz sagedusalas paiknevad kanalid ning nende kattuvused.

2.4 GHz sagedusala kanalid

802.11 (802.11 legacy)

802.11 legacy on 802.11 standardi originaalversioon, mis lasti avalikkuse ette 1997 ja täiustati 1999. aastal. Tänapäeval on see standard kasutusest kadunud. 802.11 legacy sätestab kaks ühenduse kiirust, 1 ja 2 Mbit/s ning infoedastuse veaparandusfunktsiooni. Standard kasutas raadiokanalina 2.4 GHz vaba Tööstuse Teaduse Meditsiini sagedusvahemikku. Mõned eelnevad traadita võrgu tehnoloogiad kasutasid madalamaid sagedusi, näiteks 900 MHz.

802.11a

Sarnaselt originaalile kasutab 802.11a sama andmekihi protokolli ja reeglite raamistikku. Erinevus kahe standardi vahel seisneb aga 802.11a poolt kasutatavas OFDM-il baseeruval füüsilisel kihil. Antud standard tegutseb 5 GHz sagedusalal ning maksimaalseks andmeedastuskiiruseks on 54 Mbit/s. Kuid lisades sinna juurde veaparanduse, on reaalseks kiiruseks umbkaudu 25 Mbit/s.

Kuna 2.4 GHz sagedusala on tugevalt asustatud, annab 802.11a poolt kasutatav 5 GHz selge kasutuseelise. Puudusena võib samas välja tuua väiksema levikauguse, mis on tingitud kõrgema sageduse kasutamisest. Samuti levib 802.11a halvemini läbi takistuste nagu seinad ja müürid ning seda just lühema lainepikkuse tõttu. Testid on aga näidanud, et 802.11a on võrreldes 802.11b standardiga suurtel kiirustel samal tasemel või isegi suurema leviulatusega ja seda eelkõige tänu väiksemale mürale 5 GHz sagedusel.

802.11b

802.11b maksimaalne andmeedastuskiirus on 11 Mbit/s ja selles standardis kasutatakse samu meetodeid nagu originaalses 802.11 standardis. Esimesed 802.11b standardit kasutavad seadmed tulid turule aastal 2000 ja tänu oma tunduvalt suuremale läbilaskevõimele ning taskukohasemale hinnale saavutas suure populaarsuse ning suure kasutajaskonna. 802.11b seadmed on tundlikud häirete suhtes 2,4 GHz sagedusel, mida tekitavad näiteks mikrolaineahjud, bluetooth seadmed, beebimonitorid ja traadita lauatelefonid.

802.11g

Juunis 2003 a. ratifitseeriti 802.11 standardi kolmas modulatsioon 802.11g. See töötab samal 2.4 GHz sagedusel nagu 802.11b, aga kasutab OFDM-il baseeruvat ülekande tehnoloogiat nagu 802.11a. Maksimaalseks edastuskiiruseks on 54 Mbit/s ja kui sinna juurde arvestada veaparandusele kuluv aeg, siis on reaalseks läbilaskevõimeks keskmiselt 22 Mbit/s. 802.11g heaks omaduseks on ka see, et ta on täielikult sobiv tööks ka 802.11b standardil töötavate seadmetega. 802.11g standard saavutas suure populaarsuse juba enne ametlikku ratifitseerimist, kuna tarbijad olid vaimustuses veelgi suuremast andmeedastuskiirusest ja suhteliselt madalatest tootmiskuludest. Tingituna suurest huvist antud standardi suhtes olid juba 2003.a suveks enamus kahesüsteemseid 802.11a/b tooteid muutunud kolmesüsteemseteks toetamaks korraga a b ja g standardeid ühes ja samas võrgukaardis või ruuteris. 802.11g standardil põhinevaid seadmeid kasutades tuleb samas meeles pidada, et kasutatav sagedusala on 2.4 GHz ja sellest tulenevalt võib tihedalt asustatud kohtades tekkida tõrkeid seadmete töös, kuna samale kanalile võib sattuda mitu kasutajat.

802.11n

802.11n on hiljutine uuenduste komplekt, näiteks on tunduvalt kiirust suurendatud lisades mitu samaaegset andmevoogu (MIMO). Uuendus võeti IEEE poolt vastu ja publitseeriti 2009 oktoobris.[3] MIMO on tehnoloogia, mis kasutab mitut antenni informatsiooni kiiremaks edastamiseks, kui seda oleks võimalik teha kasutades ühte antenni. Üks võimalus selle saavutamiseks on ka „Spatial Division Multiplexing“ (SDM) meetodi kasutamine. Selle abil on võimalik samaaegselt edastada mitut andmevoogu ning seeläbi saavutada oluliselt suurem kiirus võrreldes vanemate IEEE 802.11 standarditega.

Antennide arv

Selleks, et mitmeid samaaegseid andmevooge edastada, peab kasutuses olema ka mitu antenni. Seadme võimekust andmete edastamiseks on võimalik arvutada järgmise tehte abil: A x B : C. Esimene number A tähistab maksimaalset arvu signaali saatvate antennide osas. Teine number B on maksimaalne signaali vastuvõtvate antennide arv. Kolmas number C on maksimaalne raadiovoogude arv, mida seade saab kasutada. Maksimaalne võimsus antud valemi põhjal, mida on võimalik 802.11n standardit kasutades saavutada, on 4 x 4 : 4. Samas enamus tavakasutuses olevaid seadmeid omavad 2 x 2 : 2, 2 x 3 : 2 või 3 x 3 : 2 konfiguratsioone.

Andmeedastuskiirused

802.11n maksimaalne andmeedastuskiirus on 600 Mbit/s, mida on võimalik saavutada kasutades 4 x 4 : 4 konfiguratsiooni ning kasutades kogu 40 MHz laiust sagedusala. Järgnevas tabelis on ära toodud erinevad seaded ning nendele vastavad maksimaalsed andmeedastuskiirused.

Andmeedastuskiirused

802.11n kasutamine

Maksimaalse kiiruse saavutamiseks on soovitatav kasutada 5 GHz sagedust, kuna sellel sagedusalal on rohkem mittekattuvaid kanaleid ja vähem seadmeid. Samas tuleb eelnevalt veenduda, et seadmed ning arvutid, millega antud võrku kasutada soovitakse, omavad ka 802.11n toega WiFi kaarte. Praegusel hetkel on enamlevinumateks 802.11b/g toega kaardid, kuid nendega pole võimalik 802.11n standardil töötavat ühendust kasutada.

40 MHz ja 2.4 GHz sagedusala

2.4 GHz sagedusala on suhteliselt tihedalt asustatud. 802.11n standardi puhul on võimalus kasutusele võtta tavapärase 20 MHz kanalimahu asemel 40 MHz ulatus. Taolise võttega on võimalik 2.4 GHz sagedusalal andmeedastusmahtu praktiliselt kahekordistada. Teisalt võtab selline meetod kasutusele 82% üldisest 2.4 GHz sagedusalast, mis takistab tugevalt teiste samal sagedusel töötavate seadmete toimimist. Sellest tulenevalt ei ole tihedalt asustatud piirkandades, kus on palju 2.4 GHz kasutavaid seadmeid, taoline meetod soovitatav.

802.11 standardite võrdlus

802.11 standardid

Kasutatud kirjandus

1. http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11
2. http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11n-2009
3. http://www.wi-fiplanet.com/tutorials/article.php/3680781
4. http://grouper.ieee.org/groups/802/11/Reports/802.11_Timelines.htm
5. http://www.bbwexchange.com/wireless_internet_access/802.11g_wireless_internet_access.asp

Autor

Marko Väljaots D22