BEŽIČNE MREŽE

U nekim situacijama umrežavanje kablovima nije tako dobro rešenje kao bežično umrežavanje: u prostorijama sa stalnom i nepredvidivom promenom fizičkog rasporeda (npr. sajamske

hale) u građevinama od istorijskog značaja kroz koje je teško provlačiti kablove izolovane oblasti i zgrade kada što lakše i jevtinije treba obezbediti mrežu privremenog karaktera, za vreme trajanja

određenih događaja (npr. kongresi, seminari, sportske manifestacije, neke vanredne situacije i sl.)

kada računar koriste ljudi koji su stalno u pokretu (npr. medicinski radnici) kada je važno da se mreža može lako proširiti

Načini prenosa podatakaBežični LAN-ovi za prenos podataka koriste sledeće tehnike:

prenos infracrvenim zracimaKod ovih mreža, podatke između uređaja prenosi infracrveni svetlosni zrak. Dobre strane:− Podaci se mogu prenositi velikom brzinom (uobičajeno je do 10 Mb/s)− Infracrvena svetlost se difuzno reflektuje od svetlih površina, pa nije neophodna optička

vidljivost između uređaja− Infracrvena svetlost ne prolazi kroz zidove, pa je time rešen problem zaštite podataka,

jer je nemoguća situacija da neko sedi u susednoj sobi i presreće infracrvene zrake koji prolaze kroz zid. Takođe, to što infracrvena svetlost ne prolazi kroz zidove je i dobra zaštita od interferencije (mešanja) signala iz susednih prostorija, pa u svakoj prostoriji može da radi posebna infracrvena instalacija

− Nisu potrebne dozvole za prenos u ovom opsegu. Infracrvena svetlost koristi frekvencije kje se mere u terahercima, čija upotreba nije regulisana

Loše strane:− Postoji problem sa prenosom podataka dalje od 30 metara− Ovom načinu prenosa podataka smeta jaka sunčeva ili veštačka svetlost

uskopojasni (engl. narrowband) radio prenos preko jedne frekvencijeOvaj prenos je sličan emitovanju signala radio-stanica, korisnik treba da podesi i prijemnik i predajnik na istu frekvenciju. Direktna vidljivost nije neophodna, a domet ovih uređaja iznosi oko 3000 m. Ipak, ybog toga [to se ovde radi o visokim frekvencijama, prolaskom kroz čelik i noseće zidove signali slabe.

širokopojasni (engl. spread-spectrum) radio prenos1

Kod širokopojasnog prenosa emitovanje podataka se vrši preko više frekvencija, tako što se raspoloživi opseg frekvencija podeli u kanale. Kanal je u stvari podopseg koji je definisan centralnom frekvencijom. Tako više korisnika istovremeno deli isti frekventni opseg bez međusobne interferencije, i postiže se veća otpornost na smetnje i prisluškivanje nego kod 'uskog' spektra.Ova tehnika koristi takozvani ISM spektar (engl. Industrial, Scientific and Medical) 900-929 GHz i 2,4-2,4835 GHz2, i neregulisani opseg INII (engl. Unlicensed National Information

1 Pokazalo se da je mnogo bolje slati signal male snage preko šireg frekventnog opsega, nego da se signal velike snage šalje preko malog frekventnog opsega. Ukoliko na nekoj frekvenciji iz opsega postoji snažna smetnja, verovatnost da će se poslata informacija tačno primiti je neuporedivo veća zato što će najveći deo signala biti prenesen, van osega gde je smetnja.2 Tako je opseg oko 2,4 MHz podeljen na 14 kanala i to: 1. kanal na 2,412 GHz 2. 2,417 GHz 3. 2,422 GHz 4. 2,427 GHz 5. 2,432 GHz 6. 2,437 GHz 7. 2,442 GHz 8. 2,447 GHz 9. 2,452 GHz 10. 2,457 GHz 11. 2,462 GHz 12.

Infrastructure) 5,725-5,850 GHz. Ovi opsezi frekvencija se smatraju slobodnim (tzv. FTA opseg, engl. Free To Air), odnosno za emitovanje u ovom opsegu nije potrebna dozvola.3

Standardi za bežične mrežeU toku devedesetih godina prošlog veka razvijen je veliki broj novih tehnologija i donesen veći broj standarda koji se odnosi na bežične LAN-ove. Ipak, čini se da je najšire prihvaćen standard bio IEEE 802.11 bežicni LAN, alternativno poznat i kao Wi-Fi, ili samo 802.11.Wi-Fi (Wireless Fieldity) je naziv međunarodne organizacije koja se zalaže za standardizaciju

bežičnih komunikacija. Jedna od glavnih zadataka ove organizacije je da održi kompatabilnost

bežičnih uređaja. Zato svi WiFi kompatibilni uređaji moraju nositi simbol.

Za standard 802.11 postoje mnoga proširenja (s ciljem da se taj osnovni standard unapredi u nekim delovima), pa tako imamo čitavu familiju standarda za bežične mreže zasnovanih na standardu 802.11: 802.11a, 802.11b, 802.11c, 802.11d, 802.11e, 802.11f, 802.11g, 802.11h, 802.11i...4

Najčešće se koriste: 802.11b (2.4GHz – 11Mbps)

Definiše bežičnu komunikaciju na frekvenciji od 2.4GHz (2.4 GHz do 2.4835 GHz) sa maximalnim protokom od 11 Mbps. Ovo je veoma često korišćena frekvencija i zato dolazi do intreferencije sa mobilnim telefonima, elektronskom opremom, bluetooth uređajima, mikrotalasnim rernama, medicinskom opremom itd…Domet 802.11b tehnologije je oko 300m u zatvorenom prostoru i do 21km u otvorenom prostoru (najveće eksperimentalno dobijeno rastojanje).Standard 802.11b omogućava transfer od 11Mbps. 802.11b je danas najrasprostranjeniji standard za bežično umrežavanje.

802.11g (2.4GHz – 11/54Mbps)Internacionalni standard za bežičnu komunikaciju koja fuunkcioniše na frekvenciji od 2.4GHz (2.4 GHz do 2.4835 GHz) sa maksimalnim protokom od 54 Mbps. Ova tehnologija ostvaruje značajno bolje preformanse bez potrebe za potpunom promenom opreme (kompatabilna sa standardom 802.11b) uz podnošljivo veću cenu.

802.11a (5GHz – 11/54Mbps)Internacionalni standard za bežičnu komunikaciju koji fuunkcioniše na frekvenciji od 5GHz (5.725 GHz do 5.850 GHz) sa maximalnim protokom od 54 Mbps. 5GHz opseg je manje zagušen od 2.4GHz opsega i poseduje više odvojenih kanala. Ti kanali omogućavaju izbegavanje smetnji prilikom upotrebe ostale radio opreme kao što su mikrotalasne rerne, bluetooth i mobilni telefoni.

Režimi rada bežičnog LAN-aPostoje dva režima rada bežičnih LAN-ova:

1. ad hoc režim (bez prisustva bazne stanice)

2,467 GHz 13. 2,472 GHz 14. 2,484 GHz. Međutim nisu svi kanali dozvoljeni u svim državama. U SAD, dozvoljeno je korišćenje kanala 1 do 11, u Evropi su dozvoljeni kanali 1 do 14 (osim u Francuskoj gde su dozvoljeni kanali 10 do 13), a u Japanu je dozvoljen samo kanal 14. U nekim zemljama dozvoljeno je kostistiti ove frekvencije samo u zatvorenim prostorijama i bez spoljašnjih antena.3 Korišćenje frekvencija regulišu svaka država za sebe, kao i međunarodna organizacija Međunarodno udruženje za telekomunikacije (engl. International Telecommunication Union, ITU). Ova organizacija je pojedine opsege namenila za određene primene (npr. FM radio difuzija, televizija, mobilna telefonija...) i zemlje koje potpišu ugovor sa ovom organizacijom moraju da poštuju taj plan korišćenja frekvencija, pri čemu se deo opsega rezerviše za međunaronu upotrebu 4 Standard koji se trenutno razvija nosi oznaku 802.11n i očekuje se da bude završen 2009

U ad hoc režimu, sav mrežni saobraćaj se odvija direktno između računara (koji naravno moraju imati bežične mrežne kartice), bez posrednika. Računari neposredno šalju jedan drugom podatke i zato se kaže da u režimu ad hoc računari formiraju skup nezavisnih osnovnih usluga (Independent Basic Service Set, IBSS).

2. infrastrukturni režim rada (u prisustvu bazne stanice)U ovom slučaju, komunikacija između računara odvija se preko bazne stanice (u terminologiji standarda 802.11 bazna stanica zove se tačka pristupa – Access Point, AP). Dakle, podaci se između računara prenose preko bazne stanice. Ovde Access Point sa računarima formira osnovni skup usluga (Basic Service Set).

Oprema za bežično umrežavanjeOpremu za bežično umrežavanje čine:

1. razne mrežne bežične kartice− bežična PCI kartica

PCI kartica se ugrađuje, kao i obična mrežna kartica, u PCI slot i antenskim kablom povezuje sa antenom, koja se usmerava ka AP-u. Kabl ne bi trebalo da bude duži od 10 metara (jer u suprotnom dolazi do velikog slabljenja5). Obično se ova oprema korisi ako neko se sa prozora ili terase može ostvariti dobar signal

− PCMCIA karticeU izvornom obliku koriste se u notebook računarima. Imaju internu antenu i najčešće konektor za eksternu.

− USB karticeUSB kartice imaju nešto veću cenu, ali se zato mogu postaviti na nešto većoj razdaljini od računara zbog malih gubitaka snage u usb kablu. Većina nema konektor za eksternu antenu pa se za njeno povezivanje mora pribeći modifikacijama

− CF (Compct Flash) karticeCF kartice su najnovija generacija bežičnih mrežnih kartica

5 U izuzetnim slučajevima ako je signal koji prima antena veoma jak, može se koristiti i duži kabal od 10 metara ali ovo treba uzeti kao realno ograničenje

2. tačka pristupa (engl. Access Point, AP)Ovi uređaji se javljaju u raznim oblicima i veličinama. Neki su horizontalni, neki vertikalni. Neki imaju jednu antenu, neki dve. Obično ne podržavaju samo jedan iz grupe standarda 802.11. Imaju Ethernet port, na koji može da se poveže ožičeni lan. Mogu da imaju ugrađen Ethernet switch, i ruter za povezivanje na Internet.

Ovaj uređaj može da ima nekoliko režima rada:− Access Point ModeAP u ovom režimu rada može da se poveže na ožičeni LAN i da istovremeno komunicira sa bežičnim klijentima (bežični klijenti su računari sa

bežičnom karticom ili drugi AP-ovi podešeni na režim Client Mode)− Client ModeAP podešen da radi u ovom režimu ponaša se kao obična bežična kartica, pri čemu na njega možemo povezati računar, ili ožičeni LAN. U ovom modu AP ne može da komunicira sa bežičnim klijentima, nego jedino sa AP-om koji je u standardnom Access Point režimu rada. Ovaj mod se najčešće koristi da se računar poveže na access point bežičnog internet servis provajdera.

− Point To Point Bridge ModeRežim Point-To-Point Bridge Mode se koristi kada želimo da povežemo dva udaljena ožičena LAN-a. Tada po jedan AP povežemo na svaki LAN, oba AP-a stavimo u Point-To-Point Bridge Mode i između njih uspostavimo bežičnu komunikaciju

− jedan-ka-više most (Point-To-Multipoint Bridge Mode)Ovim režimom rada AP-a se omogućava bežična komunikacija između više AP-a (ne samo dva kao u prethodnom režimu rada), čime se povezuje više od dva ožičena LAN-a

− Repeater ModeU ovom modu AP se postavlja unutar dometa nekog drugog AP-a, sa kojeg prima signal i prosleđuje ga dalje. Na taj način povećava se domet AP-a na koji je povezan. Ako je AP podešen kao repetitor, na njegov Ethernet port ne može se povezivati ožičeni LAN

3. antenaSvaka antena ima horizontalni i vertikalni ugao zračenja6. Omni antene imaju kružno zračenje po horizontalnoj ravni. To znači, da emituju signal ravnomerno u krugu od 360 stepeni oko sebe. Ove antene se koriste za pristupne tačke u mreži jer podjednako dobro mogu da prime

6 Ugao zračenja antene je ugao u odnosu na osu zračenja antene pod kojim antena emituje signal koji nije slabiji od 3 dB u odnosu na najjači signal antene. Ovaj ugao možete zamisliti kao snop radio talasa (isto kao što baterijska lampa pravi snop svetla). Grafikone tumačite tako što je horizontalni ugao zračenja prikazan kao da antenu gledate odozgo, a vertikalni ugao zračenja je prikazan kao da antenu gledate sa njenog desnog boka.

signale iz svih pravaca. Vertikalni ugao ovih antene je dosta uži: od 15 stepeni i manji. To znači da, ako je antena postavljena visoko (na zgradi na primer), a klijent je blizu nje, ali nisko ispod, on može imati problema sa prijemom jer je van snopa zračenja te antene.

Sektorske antene imaju horizontalni ugao zračenja manji od omni antena i to obično 180, 120, 90 ili 75. One pokrivaju znatno uži "sektor" od omni antena, ali i dalje dovoljno širok da mogu da prihvate veliki broj klijenata. Koriste se u situacijama kada pristupna tačka prima korisnike sa užeg prostora, jer se time radio talasi koncentrišu upravo na prostor gde se nalaze klijenti. Često se sektorske antene koriste kao zamena za omni, tako što se više njih postavi u krug, tako da pokrivaju pun krug oko sebe. Svaka se povezuje na zaseban bežični uređaj i tako se dobija signal koji pokriva isti prostor kao i omni, ali je značajno jači. Vertikalni ugao zračenja ovih antena je i dalje uzak, ali je nešto širi nego kod omni antena iste dobiti.

Usmerene antene imaju za cilj da što više usmere zračenje radio talas, odnosno da ga skoncentrišu na uzak prostor i tako ostvare bolji signal. Ove antene se koriste kod klijenata, jer oni imaju samo jedan cilj, da se spoje sa jednom jedinom tačkom - pristupnim čvorom mreže (AP-om)7.

7 Zašto je ugao zračenja antena različit od modela do modela? Omni antena zrači svih 360 stepeni u krug oko sebe. To znači da radio energija koju predajnik emituje u antenu, biva ravnomerno raspoređena u prostor svuda oko nje. Ako nam je potrebno da spojimo dve tačke, korišćenje omni antene predstavlja puko traćenje radio energije, jer ona nju emituje i tamo gde nam nije potrebna. Ako koristimo usmerenu antenu, dakle onu kojoj je ugao zračenja uži, mi usmeravamo emitovanu radio energiju tamo gde nam je potrebna. Praktično to znači da dobijamo jači signal tamo gde smo usmerili antenu, a oslabljen na onoj strani na koju antena ne zrači. Zbog toga se u svakodnevnom govoru često govori o pojačanju antene. Antena zaista ništa ne pojačava jer je ona pasivan element. Međutim, zbog njene karakteristike da usmeri radio energiju na uži prostor ona postiže isti efekat kao da smo signal pojačali. Ako umesto omni antene stavimo sektorsku koja zrači 180 stepeni, ugao zračenja smo smanjili na polovinu a dobit antene je uvećana

Jako je bitan i vertikalni ugao zračenja. Ako je klijent suviše blizu antene, može se desiti da ne može da primi signal.Antena može i da se napravi. Kupovna antene imaju poznate, fabrički podešene karakteristike i sa njima uvek znate na čemu ste (naravno ako kupujete proverene antene). S druge strane, možete proći mnogo jeftinije ako antenu sami pravite. Ukoliko razmišljate o samogradnji, razmotrite konstrukcije Quad ili Cantenna. One su najjednostavnije i moguće ih je napraviti od priručnog materijala uz pristojan kvalitet, i u praksi su se pokazale kao sasvim dobra zamena za mnogo skuplje fabričke antene.

Ograničenja bežičnih mreža brzina

Kada kupujete hardver za bežično umrežavanje, navodi proizvođača o daljini i brzini prenosa se obično odnose na idelane uslove. Realno, ono što se može očekivati je jedna trećina, do jedna polovina od onoga što je navedeno od strane prozvođača.

zagušenost i mešanje signalaRadio talasi se ne koriste samo za bežično umrežavanje. Oni se koriste i kod mikrotalasnih rerni, bežičnih telefona, medicinskih uređaja... što dovodi do zagušenosti prostora radio talasima i interferencije radio talasa

sigurnost Često se kao problem bežičnih mreža navodi sigurnost. Ovo je sigurno bio problem u početku razvoja bežičnih mreža, ali od tada se uradilo dosta na tom polju, tako da su danas mišljenja podeljena. Neki sigurnost podataka i dalje smatraju slabom tačkom bežičnih mreža, dok neki tvrde da su bežične mreže sigurnije od ožičenih mreža

dometKod bežičnih mreža potrebna je optička vidljivost između predajnika i prijemnika signala. Radio talasi ne mogu da prolaze kroz zgrade, šume, brda... odnosno, prilikom prolaska kroz prepreke dolazi do značajnog slabljenja signala, što smanjuje domet signala. Može se reći rastojanje povezanih računara može biti do 300m (sa internim antenama) ili do 20km (sa eksternim)

Bluetooth

dva puta, jer će signal u prostoru koji pokriva zračenje antene biti dva puta jači. U karakteristikama antene se obično navode ugao zračenja i dobit antene (izražava se u decibelima, db).

Bluetooth8 je bežicna tehnologija povezivanja uredaja sa malom snagom, na kratkim rastojanjima9

(zavisno od klase snage: 10 centimetara, 10 metara, 100 metara). Tako se obezbeđuje povezivanje i razmenu informacija između uređaja poput laptopova, PC, PDA, mobilnih telefona, tastatura, štampača i digitalnih kamera.

Bluetooth prenos koristi opseg 2.4GHz do 2.48 GHz. Teoretska najveca moguca brzina prenosa po Bluetooth specifikaciji iznosi 2.1 Mb/s. U praksi je to naravno malo drugacije. Maksimalna dvosmerna brzina prenosa (puni dupleks) je 462 Kbps. Asimetrican prenos podataka omogucava brzinu prenosa od 721 Kbps u jednom pravcu, i 56 Kbps u drugom.

Pitanja:1. Nakoji način se mogu prenositi podaci u bežičnim mrežama?2. Dobre i loše strane prenosa podataka infracrvenim zracima.3. Šta je uskopojasni radio prenos?4. Šta je širokopojasni radio-prenos?5. Koji opsezi se koriste u širokopojasnom radio prenosu?6. Standard 802.11a7. Standard 802.11b8. Standard 802.11g9. Ad hoc režim rada bežičnog LAN-a

8 Ime Bluetooth vezano je za kralja Danske iz 10. veka (Kralj Harold „Plavi zub“ Gormson) koji je u diplomatiji bio poznat po tome što je mnoge zaraćene strane dovodio da pregovaraju. Pronalazači Blutut tehnologije, u spomen na njega, izabrali su to ime za svoju tehnologiju, koja omogućava različitim uređajima da razgovaraju međusobno9 Ideja iz koje je potekao bluetooth, nastala je 1994. godine kada je Ericsson Mobile Communications odlucio da ispita mogucnosti povezivanja mobilnih telefona sa njihovim dodacima preko jeftine radio veze sa malom potrošnjom struje. Ideja je bila da se u svaki uredjaj ugradi mali radio i na taj nacin iz upotrebe izbace kablovi. Originalna zamisao bila je da se poveže bežicna slušalica sa mobilnim telefonom, a to što su otkrili da na isti nacin mogu da povežu vecinu elektronskih uredaja, bila je, po njihovim recima – srecna slucajnost. Pocetkom 1997. godine Ericsson je uradio nešto sasvim neocekivano– odlucio je da tehnologiju ne naplacuje, i svim zaintresovanim kompanija dao besplatne licence, jer je to bio najbolji nacin da tehnologija postane globalni standard. Ericsson je zapoceo razgovore sa kompanijama iz razlicitih sfera proizvodnje elektronske opreme (Nokia – mobilni telefoni, IBM i Toshiba –prenosni kompjuteri i Intel–cipovi za digitalnu obradu signala) sa ciljem da se osnuje konzorcijum koji ce dalje razvijati i promovisati tehnologiju. Bluetooth tehnologija javnosti je zvanicno predstavljena 20. maja 1998. godine kada je pet kompanija, Ericsson, IBM, Intel, Nokia i Toshiba, održalo simultanu konferenciju za štampu u Londonu, Tokiju i San Hozeu, na kojoj je objavljeno da su se pet kompanija udružile ne bi li razvile besplatnu tehnologiju, otvorene specifikacije za bežicno umrežavanje.

10. Infrastrukturni režim rada bežičnog LAN-a11. Šta čini opremu za bežično umrežavanje?12. Kakve bežične mrežne kartice postoje?13. Access Point.14. Režimi rada Access Point-a.15. Vrste antena.16. Ograničenja bežičnih mreža.17. Bluetooth i osobine (opseg, brzina).