Přehled standardů



Bezdrátové lokální sítě (WLAN) podle 802.11b (WiFi) se rychle ujímají vlády nad místní komunikací, ať firemní nebo domácí. Aby však skutečně mohly zvítězit na plné čáře, několik "drobností" jim chybí. Především jde o přenosovou rychlost, která se pohybuje u 802.11b v řádu jednotek Mb/s. Kromě tohoto problému u nich mohou nastat potíže s rušením s jinými zařízeními v otevřeném pásmu 2,4 GHz. V neposlední řadě 802.11b nezajišťuje kvalitu služeb (QoS) a dostatečnou bezpečnost komunikace. Z těchto důvodů se IEEE zabývá řadou doplňků k IEEE 802.11 (802.11d, e, f, h, i, j) a dalších variant WLAN, jako 802.11a a 802.11g.

Původní 802.11
Původní standard IEEE 802.11 z roku 1997 nabízel nejširší možnost výběru fyzické přenosové technologie (na nejnižší vrstvě PHY). Dovoloval použít:

Standard 802.11 také definoval fungování "bezdrátového Ethernet" na podvrstvě MAC (Media Access Layer), řídící přístup ke sdílenému přenosovému médiu. Oproti klasickému "drátovému" Ethernet však zde nebylo možné použít jeho přístupovou metodu CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection), kvůli nemožnosti detekovat kolize. Důvodem je skutečnost, že uzel který sám vysílá nedokáže spolehlivě detekovat současné vysílání jiných uzlů (neboť jeho vlastní vysílání přehlušuje vysílání jiných uzlů). Proto zde byla zvolena jiná varianta přístupové metody, která kolizím zcela předchází a vůbec nepřipouští jejich výskyt (jde o metodu CSMA/CA, Carrier Sense, Multiple Access with Collision Avoidance). Vše funguje tak, že uzel který chce odeslat nějaká data nejprve vyšle krátký paket RTS (Request to Send, doslova: žádost o vysílání), s údajem o velikosti hlavního datového paketu. Pokud příjemce žádost RTS zaslechne, odpoví na ni paketem CTS (Clear to Send). Poté žadatel o vysílání skutečně odešle svá hlavní data, načež si počká na potvrzení příjemce (ACK). Ten kontroluje správnost přijatých dat hlavně podle kontrolního součtu (přesněji CRC).
Již v roce 1997, bezprostředně po zveřejnění "základního" standardu 802.11, začaly práce na jeho dalším zdokonalení. Požadováno bylo zejména zrychlení, při zachování přístupové metody CSMA/CA. Výsledkem, který se dostavil téměř přesně za dva roky, byly dva další standardy, označené jako 802.11a a 802.11b.

802.11b, alias Wi-Fi
Standard 802.11b z roku 1999 přináší zrychlení přenosů až na 11 Mbps, přičemž stále pracuje ve stejném bezlicenčním pásmu 2,4 GHz jako původní 802.11. Celého zrychlení bylo dosaženo použitím jiné modulace (CCK, Complementary Code Keying). Na úrovni fyzické vrstvy již nejsou na výběr tři varianty jako u původního 802.11, ale pouze varianta s přímo rozprostřeným spektrem (DSSS). Přenosovou rychlost 11 Mbps je ovšem třeba chápat jako maximum, v případě horší podmínek pro přenos rychlost klesá na 5,5 Mbps, 2 Mbps nebo dokonce na 1 Mbps. Stále však jde jen o nominální přenosovou rychlost (neboli rychlost odvozenou od toho, jak dlouho trvá přenos 1 bitu). Efektivní rychlost (neboli rychlost přenosu "užitečných dat") je až o 30 až 40 procent nižší, kvůli režii spojené s přenosem. Na druhou stranu je zajištěna zpětná kompatibilita s původním standardem 802.11.
Bezdrátová zařízení, pracující na bázi standardu 802.11b, jsou dnes běžně dostupná na trhu a ve své kategorii zdaleka nejrozšířenější. 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 nejrůznějšího provedení od širokého spektra výrobců, včetně těch "nejmasovějších".
Ke všeobecnému prosazení právě tohoto standardu jistě přispěla i vzájemná kompatibilita produktů na bázi 802.11b od různých výrobců. O testování této kompatibility se úspěšně stará sdružení WECA (Wireless Ethernet Compatibility Aliance), které úspěšně otestovaným produktům vydává osvědčení, všeobecně uznávaná a respektovaná na trhu. Kvůli větší srozumitelnosti pro nejširší uživatelskou veřejnost sdružení WECA dokonce prosadilo jiné označení celého standardu: místo "802.11b" se dnes stále častěji používá přeci jen mnemoničtější Wi-Fi (od: Wireless Fidelity).

802.11a, alias Wi-Fi5
Druhým řešením, které pochází z roku 1999, je standard 802.11a. Ten je specifický v tom, že usiluje nejen o zrychlení původního "bezdrátového Ethernet", ale na rozdíl od 802.11b alias Wi-Fi se vydává poněkud odlišnou cestou. Předně již nefunguje v bezlicenčním pásmu jako původní 802.11 a Wi-Fi, ale v licenčním pásmu 5 GHz. To mu dovoluje dosahovat jednak vyšších přenosových rychlostí, a mít také podstatně méně problémů se vzájemným rušením s jinými systémy.
Dosahuje výrazně vyšších přenosových rychlostí, a to až 54 Mbps (opět ale jen nominálně, faktická efektivní přenosová rychlost dosahuje nejvýše 30 až 36 Mbps). Používá 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 (již jen kvůli jinému frekvenčnímu pásmu) a pak také podstatně menší "penetrace" na trhu, vyšší cena a nižší stav vzájemné kompatibility zařízení od různých výrobců. Sdružení WECA překřtilo tento standard na Wi-Fi5, v souvislosti s používaným frekvenčním pásmem (ale možná i maximální rychlostí).
Další nevýhodou standardu 802.11a, alias Wi-Fi5, je odlišná dostupnost pásma 5 GHz v různých zemích světa. Wi-Fi5 předpokládá použití až 12 vzájemně se nepřekrývajících se kanálů v tomto pásmu, ale ty nemusí být všechny a všude k dispozici. V Evropě dosud nebylo Wi-Fi5 schváleno k použití. Zde se naopak prosazuje standard HiperLAN (z dílny ETSI, European Telecommunications Standards Institute), který se od Wi-Fi5 odlišuje tím, že "umí" navíc:

Právě tyto dvě vlastnosti jsou tím, co evropští regulátoři vyčítají standardu 802.11a, alias Wi-Fi5. Nicméně sdružení IEEE zareagovalo na tyto požadavky a připravilo inovovaný standard 802.11h, který uvedené dvě schopnosti již obsahuje.

Perspektiva standardu 802.11a, i jeho vylepšené verze 802.11h, dnes není zcela jasná. Jde zejména o to, zda se uživatelům toužícím po vyšších rychlostech a kvalitnějších 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 další vylepšení standardu 802.11b, a to na 54 Mbps, avšak stále ještě v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz - navíc se zavedením podpory kvality služeb, lepší bezpečností a také se zachováním zpětné kompatibility s 802.11b (Wi-Fi).
Nový standard, označovaný jako 802.11g, by podle všeobecného očekávání měl být schválen letos.

Další rozšíření a nové normy: 802.11c-j Práce na vylepšení a nových specifikacích pro WLAN podle 802.11 pokračují, takže se podívejme, co která specifikace přináší/přinese (v abecedním pořadí).

IEEE 802.11c
Tento dokument řeší práci komunikačních mostů v rámci podvrstvy MAC (Media Access Control) 802.11 a je doplňkem k mezinárodní normě ISO 10038 (IEEE 802.1D) o transparentních mostech (konkrétně protokolu Spanning Tree Protocol, STP). Doplněk byl schválen v roce 1998.

IEEE 802.11d
Norma IEEE 802.11d upravuje 802.11b pro jiné kmitočty s cílem umožnit nasazení WLAN v místech, kde pásmo 2,4 GHz není dostupné (většina zemí tento kmitočet na základě doporučení ITU-T, International Telecommunications Union - Telecommunications Standardizartion Sector, uvolnila). Norma, která je někdy nazývána jako "internacionalizace" 802.11, byla schválena roku 2001.

IEEE 802.11e
IEEE 802.11e doplňuje podporu pro kvalitu služeb QoS (s využitím Time Division Multiple Access, TDMA) a opravu chyb do podvrstvy MAC na podporu všech fyzických vrstev používaných v IEEE 802.11 sítích, kromě ad hoc typů sítí. Norma měla být schválena už v loňském roce, ale momentálně se návrh doplňku reviduje.

IEEE 802.11f
Nový projekt IEEE 802.11f vylepšuje mechanismus předávání stanic (roaming) při přechodu mezi dvěma rádiovými kanály nebo z jedné sítě do sousední s připojením k jinému přístupovému bodu. Protokol IAPP (Inter-Access Point Protocol) má umožnit spolupráci přístupových bodů od různých výrobců ve WLAN s distribučním systémem na základě specifikace informací, které si musí při předávání stanic vyměňovat.

Původní norma 802.11 se nezabývala podrobnostmi implementace přístupových bodů a distribučního systému, které navíc zahrnují i záležitosti vyšších vrstev (nejen nejnižších dvou, které definuje WLAN). Volnost v návrhu jednotlivých systémů zákonitě vede k neschopnosti spolupráce mezi zařízeními různých výrobců.

IEEE 802.11g
Připravovaná norma IEEE 802.11g rozšiřuje 802.11b na 54 Mb/s. Systémy podle ní mají být slučitelné s 11 Mb/s WLAN, včetně všech připravovaných doplňků: 802.11d - internacionalizace, 802.11e - kvalita služeb a 802.11i - bezpečnost. 802.11g bude znamenat vlastně další alternativu k 802.11a a 802.11b. Řešení fyzické vrstvy je zde založeno na OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), podobně jako 802.11a. Pro zpětnou slučitelnost s 802.11b podporuje také CCK (Complementary Code Keying); volitelně rovněž modulaci PBCC (Packet Binary Convolutional Coding) jako ústupek vůči Texas Instruments (nepřináší nic nového).

Tři modulační mechanizmy budou moci pracovat simultánně, takže přístupové body podle 802.11g budou schopny podporovat jak stávající uživatele, tak nové klienty s vyššími rychlostmi. Práce 802.11b CCK, 802.11b PBCC a 802.11g OFDM vedle sebe, na stejném kmitočtu a v totožném místě ale může vést ke vzájemnému rušení.

Ratifikace normy se nepředpokládá dříve než před koncem roku 2002, dnes se ještě pracuje na finálním návrhu (řeší se např. vzájemná spolupráce s podporou pro QoS podle 802.11e).

IEEE 802.11h
Připravovaný doplněk IEEE 802.11h vylepšuje řízení využití kmitočtového spektra (výběr kanálu a řízení vysílacího výkonu) a doplňuje 802.11a. Evropští regulátoři požadují pro schválení produktů 802.11a použití dynamického výběru kanálu (Dynamic Channel Selection, pro venkovní i vnitřní komunikaci) a řízení vysílacího výkonu (Transmit Power Control) u zařízení pracujících na kmitočtu 5 GHz. IEEE 802.11h má právě tyto možnosti doplnit do normy 802.11a. Tyto doplňky se budou tedy týkat pouze pásma 5 GHz, nikoli 2,4 GHz.

IEEE 802.11i
IEEE 802.11i doplňuje bezpečnost do podvrstvy MAC na podporu všech fyzických vrstev používaných v IEEE 802.11 sítích; místo WEP (Wireless Encryption Privacy) použije nový způsob šifrování: Advanced Encryption Standard (AES).

IEEE 802.11j
IEEE 802.11j představuje nejnovější záměr IEEE pro řešení koexistence 802.11a a HIPERLAN/2 na stejných vlnách. HIPERLAN/2 je evropská norma (ETSI - viz Zpravodaj 2) využívající pásmo 5 GHz a podporující rychlosti (na fyzické vrstvě) do 54 Mb/s. Mezi výhody HIPERLAN/2 patří, že používá OFDM a má zabudovanou podporu pro QoS (řešení fyzické vrstvy totiž vychází z bezdrátového Asynchronous Transfer Mode, ATM). Specifikace pro HIPERLAN/2 ještě nebyla schválena, očekává se až v příštím roce, podobně jako produkty na ní založené.