Miesięcznik informatyków i menedżerów IT sektora publicznego

Kamil Folga

Innowacje w Wi-Fi dla urzędu

Rozwój technologii w standardach 802.11 napędzany jest oczekiwaniami użytkowników, a jednocześnie ograniczany możliwościami fizycznymi środowiska propagacji. Producenci nie ustają jednak w dążeniu do poprawienia istniejących standardów.

Sieci bezprzewodowe standardu 802.11 pracują na dwóch częstotliwościach: 2,4 GHz oraz 5 GHz. O ile ta pierwsza zapewnia duży zasięg, o tyle druga jest bardziej odporna na zakłócenia. Projektując i wdrażając rozwiązania Wi-Fi, dobrze jest wiedzieć, jak przebiega propagacja w sieciach radiowych i na jakie przeszkody trafia sygnał radiowy. Istnieje wiele czynników, które wpływają na działanie sieci bezprzewodowej. Jakość i wydajność transmisji zależy nie tylko od wykorzystanych urządzeń, ale także od parametrów środowiska propagacji sygnałów Wi-Fi. Duża część problemów środowiska radiowego nie może zostać wyeliminowana, a jedynie możemy zminimalizować negatywne efekty danego zjawiska.

Fizyczne podstawy propagacji Wi-Fi

Propagacja bezprzewodowego sygnału może sprawiać problemy, gdy sygnał natrafia na obiekty takie jak mury, ściany, budynki, okna, drzwi, a nawet na ludzi. Wewnątrz budynków bardzo dużym problemem dla bezprzewodowych sygnałów jest konstrukcja ścian, szczególnie tych zbrojonych. Im więcej przeszkód na linii od nadajnika do odbiornika, tym trudniej o poprawną propagację sygnału. Nie ma możliwości przestawiania obiektów na drodze sygnału, więc należy minimalizować wpływ niekorzystnych zjawisk. Warto pamiętać, że niższa częstotliwość to lepsza charakterystyka propagacji fal radiowych. Im wyższa częstotliwość, tym lepsze możliwości wykorzystania zjawiska odbicia fal. Czasami odbity sygnał trafiający do odbiornika zapewnia lepszą jakość niż sygnał przechodzący przez ściany czy inne obiekty.

Na jakość transmisji wpływają również interferencje, czyli sygnały pracujące na podobnych częstotliwościach. Im bardziej popularne jest dane rozwiązanie bezprzewodowe, tym większa szansa na to, że pojawią się zakłócenia. Oznacza to, że częstotliwość 2,4 GHz jest częściej narażona na interferencje, ponieważ urządzeń pracujących w tym paśmie jest więcej niż przykładowo na częstotliwości 5 GHz. Dodatkowo w pewnym stopniu w zakresie 2,4 GHz interferują z Wi-Fi telefony bezprzewodowe DECT czy w niewielkim zakresie kuchenki mikrofalowe lub sprzęt Bluetooth. Dodatkowe zjawiska wpływające na jakość sygnału to wielościeżkowość lub odbicia sygnału, które występują w budynkach o skomplikowanej strukturze ścian. Różne ścieżki sygnałów powodują, że fale radiowe trafiają z różnych stron do odbiorników. Gdy sygnał dotrze do odbiornika, może zostać przesunięty w fazie, co spowoduje nakładanie się sygnałów, a w rezultacie wzmocnienie lub osłabienie sygnału.

Architektury i składniki sieci bezprzewodowej

Standardy sieci bezprzewodowej nie zadziałają poprawnie bez implementacji podstawowej architektury sieci. Podstawowy model sieci bezprzewodowej to punkty dostępowe, kontroler sieci bezprzewodowej oraz serwer uwierzytelniający. Dodatkowym elementem może być WIPS (Wireless Intrusion Prevention System), który opcjonalnie chroni przed atakami na użytkowników sieci bezprzewodowej. Autonomiczna wersja punktów dostępowych to struktura dostępna w bardzo prostych i niewielkich wdrożeniach. W autonomicznej architekturze punkty dostępowe stanowią niezależne urządzenia i zawierają wszystkie elementy niezbędne do pracy bez kooperacji z innymi urządzeniami. Punkty są podłączone do infrastruktury sieciowej i rozgłaszają sygnały niezależnie. Niestety, wiele punktów dostępowych może interferować ze sobą w tej samej infrastrukturze. Architektura taka jest sensowna jedynie dla bardzo małych wdrożeń. Utrata punktu dostępowego powoduje pojawienie się martwej strefy w sygnale, która nie zostanie obsłużona przez sąsiadujące urządzenia. Właściwie powinno się odchodzić od takiej architektury, kierując się ku rozwiązaniom z kontrolerem sieci WLAN.

Jeszcze kilka lat temu architektura centralna była preferowaną formą budowy sieci bezprzewodowej. W tak przygotowanej architekturze cały ruch od klientów bezprzewodowych przechodzący przez punkty dostępowe jest kierowany do kontrolerów sieci bezprzewodowej. Punkty dostępowe w architekturze centralnej realizują tylko podstawowe funkcje, obsługując protokół 802.11 i kierując ruch do kontrolerów. Zaawansowane funkcje sterowania ruchem przejmuje kontroler, który zapewnia m.in. zarządzanie środowiskiem radiowym i jakością sieci QoS, bezpieczeństwo oraz przełączanie (roaming). Architektura z centralnym kontrolerem umożliwia nadzór nad wszystkimi procesami WLAN. Kontroler to przeważnie urządzenie sprzętowe, które nadzoruje pracę punktów dostępowych o niewielkiej funkcjonalności (light­weight). Przekazywanie danych z siatki punktów dostępowych, zarządzanie urządzeniami bezprzewodowymi i autentykacja realizowane są przez kontroler. Dynamicznie przydziela on kanały radiowe dla AP, ustala moc, balansuje ruchem. Wadą tego rozwiązania jest przekazywanie całego ruchu przez centralnie umieszczony kontroler, który może stanowić wąskie gardło architektury. Pewną modyfikacją tego rozwiązania jest przeniesienie kontrolera na równorzędne miejsce względem punktów dostępowych.

[...]

Autor zawodowo zajmuje się informatyką ze specjalizacją w zakresie sieci bezprzewodowych oraz systemów transmisji głosu. Publikuje w magazynach komputerowych.

Pełna treść artykułu jest dostępna w papierowym wydaniu pisma. Zapraszamy do składania zamówień na prenumeratę i numery archiwalne.
 
 

Polecamy

Biblioteka Informacja Publiczna

Specjalistyczne publikacje książkowe dla pracowników administracji publicznej

więcej