Vyznáte se ve standardech?

Původní 802.11

Pracovní skupina zabývající se specificky problematikou bezdrátových sítí byla založena v roce 1990, jako skupina 802.11 (plným jménem: 802.11 Wireless Local Area Networks Standards Working Group in 1990). Za úkol dostala vypracovat standard bezdrátového řešení, které by bylo bezdrátovou alternativou "drátového" Ethernetu a pracovalo v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz. Práce na takovémto standardu zabrala plných 7 let, a teprve v roce 1997 spatřil světlo světa první standard IEEE 802.11. Sítě, fungující na bázi tohoto standardu, však přenášely data rychlostí pouze 1 Mbps nebo 2 Mbps, což ve srovnání s "drátovým" Ethernetem, začínajícím na 10 Mbps, bylo přeci jen málo.

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

• techniku přímo rozprostřeného spektra (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS), kdy je každý "užitečný" bit nahrazen celou bitovou sekvencí (tzv. chip-em) a teprve ta je pak skutečně vysílána (viz samostatný box ….). Standard IEEE 802.11 u této techniky předpokládá použití přenosového pásma od 2,4 do 2,4835 GHz, které rozděluje na 14 kanálů po 22 MHz (tyto se částečně překrývají (pouze tři z nich se nepřekrývají vůbec). Dosahované rychlosti jsou 1 nebo 2 Mbit/s (obě povinně, nižší rychlost je jako záloha pro případy s rušeným prostředím);
• techniku rozprostřeného spektra s přeskakováním kmitočtů (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Zde se přenosové pásmo 2,4 až 2,4835 GHz dělí do 75 podkanálů, každý o šířce 1 MHz. K přeskakování pak dochází mezi těmito podkanály, podle různých klíčů (sekvencí) pro jednotlivé přenosy, aby se tak minimalizovalo nebezpečí "střetu" na stejném podkanále. Povinná rychlost je 1 Mbps, volitelně 2 Mbps.
• přenos infračerveným zářením (Diffused Infrared, DFIR), v pásmu 300 - 428,000 GHz, povinně rychlostí 1 Mbit/s, volitelně 2 Mbit/s. Tato varianta je ze své fyzikální podstaty omezena na jedinou kancelář nebo jiný souvislý prostor, neboť infračervené paprsky neprocházejí pevným materiálem, ale naopak dochází k odrazu. Praktická řešení celých sítí na této bázi jsou spíše vzácností (mj. i pro vyšší cenu než obě předchozí varianty).

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).