Sieci bezprzewodowe- rodzaje, zasięg i sposób komunikacji

Technologie sieci bezprzewodowych są stosowane w sieciach o różnym zasięgu: począwszy od globalnych sieci do przesyłania danych i głosu, które pozwalają ustanawiać połączenia bezprzewodowe na bardzo dużych odległościach, a skończywszy na sieciach dostosowanych do podczerwieni i częstotliwości radiowych, które umożliwiają połączenia bezprzewodowe krótkiego zasięgu. Do urządzeń używanych powszechnie w sieciach bezprzewodowych należą: komputery przenośne, komputery typu desktop, komputery podręczne, urządzenia PDA, telefony komórkowe, komputery obsługiwane za pomocą pióra i pagery. Technologie bezprzewodowe służą wielu praktycznym celom. Na przykład użytkownicy przenoszący się z miejsca na miejsce mogą uzyskiwać dostęp do poczty e-mail przy użyciu telefonów komórkowych. Osoby podróżujące, które korzystają z komputerów przenośnych, mogą łączyć się z Internetem za pośrednictwem specjalnych stacji bazowych, które można znaleźć na lotniskach, stacjach kolejowych i w innych miejscach publicznych. Użytkownicy pracujący w domu mogą łączyć bezprzewodowo różne urządzenia w celu synchronizowania danych lub transferu plików.

Definiowanie standardów

W celu obniżenia kosztów, zapewnienia współpracy między różnymi sieciami i urządzeniami oraz stymulacji dalszego rozwoju technologii bezprzewodowych wiele organizacji uczestniczy w programach ich standaryzacji. Do organizacji tych należą Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), Internet Engineering Task Force (IETF), Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) oraz International Telecommunication Union (ITU). Na przykład zespoły organizacji IEEE definiują standardy dotyczące sposobu transferu informacji między urządzeniami (na przykład czy mają być używane fale radiowe, czy światło podczerwone) oraz standardy dotyczące tego, jak i kiedy stosować w komunikacji określony nośnik transmisji. Opracowując standardy dotyczące sieci bezprzewodowych, poszczególne organizacje (takie jak IEEE) biorą pod uwagę zarządzanie energią, szerokość pasma sieciowego, zabezpieczenia i inne elementy specyficzne dla sieci bezprzewodowych.

Typy sieci bezprzewodowych

Podobnie jak w przypadku sieci kablowych, można wyróżnić wiele różnych sieci bezprzewodowych, które umożliwiają transmisję danych na różne odległości.

Bezprzewodowe sieci rozległe (WWAN, Wireless wide area network)

Technologie sieci WAN pozwalają użytkownikom ustanawiać połączenia bezprzewodowe za pośrednictwem publicznych lub prywatnych sieci zdalnych. Połączenia takie mogą być realizowane na dużych obszarach geograficznych, na przykład w całych miastach lub krajach, a umożliwiają to rozbudowane systemy anten naziemnych i systemy satelitarne użytkowane przez usługodawców komunikacji bezprzewodowej. Współczesne technologie sieci WWAN są nazywane systemami drugiej generacji (systemami 2G). Najważniejsze systemy 2G to GSM (Global System for Mobile Communications), CDPD (Cellular Digital Packet Data) i CDMA (Code Division Multiple Access). Trwają prace nad przekształceniem sieci drugiej generacji, spośród których niektóre mają ograniczone możliwości przekazywania połączeń (roamingu) i są ze sobą niezgodne, w sieci trzeciej generacji, które będą spełniać standardy globalne i zapewniać przekazywanie połączeń w skali międzynarodowej. W promocji rozwoju globalnych standardów sieci trzeciej generacji aktywnie uczestniczy organizacja ITU.

Bezprzewodowe sieci miejskie (WMAN, Wireless metropolitan area network)

Technologie sieci WMAN pozwalają użytkownikom ustanawiać połączenia bezprzewodowe między wieloma punktami w obrębie dużych aglomeracji (na przykład między wieloma budynkami w mieście lub w miasteczku uniwersyteckim), przy czym nie wymaga to kosztownych inwestycji w światłowody, kable miedziane czy dzierżawienie istniejących linii. Ponadto sieci WMAN mogą stanowić uzupełnienie istniejących sieci kablowych, użyteczne zwłaszcza wtedy, gdy w tradycyjnej sieci kablowej nastąpi awaria i stanie się ona niedostępna. Dane w sieciach WMAN są transmitowane przy użyciu fal radiowych lub podczerwonych. Obserwuje się rosnące zapotrzebowanie na szerokopasmowe, bezprzewodowe sieci dostępowe, które mogą zapewnić użytkownikom bardzo szybki dostęp do Internetu. Mimo że obecnie używa się wielu różnych technologii, na przykład usług MMDS (multichannel multipoint distribution service) i LMDS (local multipoint distribution services), grupa robocza ds. standardu dostępu do bezprzewodowych sieci szerokopasmowych IEEE 802.16 wciąż prowadzi badania nad odpowiednimi specyfikacjami tych technologii.

Bezprzewodowe sieci lokalne (WLAN, Wireless local area network)

Technologie sieci WLAN pozwalają użytkownikom ustanawiać lokalne połączenia bezprzewodowe (na przykład w budynku firmy lub w miejscu publicznym, takim jak lotnisko). Sieci WLAN mogą być używane w tymczasowych biurach firm lub w innych miejscach, gdzie nie ma warunków do rozbudowy okablowania. Mogą też stanowić uzupełnienie istniejących sieci lokalnych, dzięki czemu użytkownicy mogą pracować w różnych porach w różnych miejscach budynku. Sieci WLAN mogą działać na dwa różne sposoby. Gdy działają jako sieci zapewniające infrastrukturę, stacje bezprzewodowe (urządzenia z radiowymi kartami sieciowymi lub modemy zewnętrzne) łączą się z punktami dostępu bezprzewodowego, które pełnią funkcję mostów między stacjami a istniejącym szkieletem sieci. W przypadku bezprzewodowych sieci lokalnych równoprawnych (peer-to-peer) kilku użytkowników może utworzyć w ograniczonym obszarze (na przykład w sali konferencyjnej) tymczasową sieć bez punktów dostępu (jeśli nie jest potrzebny dostęp do zasobów sieciowych).

W 1997 roku organizacja IEEE zatwierdziła standard 802.11 dla sieci WLAN, który określa szybkość transferu danych od 1 do 2 megabitów na sekundę (Mb/s). Zgodnie ze standardem 802.11b, który zaczyna obecnie dominować, dane są przesyłane z maksymalną szybkością 11 Mb/s przy częstotliwości 2,4 GHz. Innym, nowszym standardem jest 802.11a, który określa transfer danych z maksymalną szybkością 54 Mb/s przy częstotliwości 5 GHz.

Bezprzewodowe sieci osobiste (WPAN, Wireless personal area network)

Technologie sieci WPAN pozwalają użytkownikom ustanawiać natychmiastowe połączenia między urządzeniami w osobistej przestrzeni operacyjnej (chodzi o takie urządzenia, jak PAD, telefony komórkowe i komputery typu laptop). Osobista przestrzeń operacyjna to bezpośrednie otoczenie użytkownika o promieniu do 10 m. Obecnie dwie najważniejsze technologie sieci WPAN to Bluetooth i technologia podczerwieni. Technologia Bluetooth zastępuje technologię kablową – pozwala używać fal radiowych do transmisji danych na odległość maksymalnie 10 m. Przy użyciu technologii Bluetooth dane mogą być transmitowane przez ściany, tkaniny i ścianki aktówek. Rozwojem technologii Bluetooth kieruje specjalna grupa o nazwie SIG (Bluetooth Special Interest Group), która w 1999 roku opublikowała wersję 1.0 specyfikacji Bluetooth. Alternatywnie do łączenia urządzeń znajdujących się bardzo blisko siebie (tj. w odległości co najwyżej 1 metra) można utworzyć łącza podczerwieni.

Standaryzacją rozwoju technologii sieci WPAN zajmuje się grupa robocza nr 802.15 organizacji IEEE. Grupa ta opracowuje standard sieci WPAN oparty na specyfikacji technologii Bluetooth w wersji 1.0. Najważniejsze cele tego standardu roboczego to: zmniejszenie złożoności sieci, mniejsze zużycie energii, możliwość współdziałania i współistnienia z sieciami typu 802.11.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) – technika bezprzewodowej, radiowej transmisji danych. Została oparta na standardach IEEE 802.16 i ETSI HiperLAN. Standardy te stworzono dla szerokopasmowego, radiowego dostępu na dużych obszarach. Standardy te określają informacje dotyczące konfiguracji sprzętu tak, aby urządzenia różnych dostawców pracowały na tych samych konfiguracjach, tj. aby wzajemnie ze sobą współpracowały. W 2009 roku pojawiły się informacje, że największe światowe sieci komórkowe rezygnują z tej techniki na rzecz stopniowej migracji do sieci standardu LTE^[1].

Internet (skrótowiec od ang. inter-network, dosłownie "między-sieć") – ogólnoświatowa sieć komputerowa, określana również jako sieć sieci^[1]. W znaczeniu informatycznym Internet to przestrzeń adresów IP przydzielonych hostom i serwerom połączonym za pomocą urządzeń sieciowych, takich jak karty sieciowe, modemy i koncentratory, komunikujących się za pomocą protokołu internetowego z wykorzystanieminfrastruktury telekomunikacyjnej.

Infrared Data Association (IrDA) – powstała w 1993 r. grupa, skupiająca kilkudziesięciu producentów sprzętu komputerowego. Celem powstania było stworzenie i kontrolowanie międzynarodowych standardów transmisji danych w zakresie podczerwieni. Grupa ta opracowała firmowy system bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych z wykorzystaniem promieniowania podczerwonego. Jego elementy przeznaczone są przede wszystkim do tworzenia sieci tymczasowych, w których znajdują się komputery przenośne (laptopy, palmtopy).

Bluetooth /ˈ b l u ː t u ː θ/ – technologia bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi, takimi jakklawiatura, komputer, laptop, palmtop, telefon komórkowy i wieloma innymi.

Jest to otwarty standard opisany w specyfikacji IEEE 802.15.1. Jego specyfikacja obejmuje trzy klasy mocy nadawczej 1-3 o zasięgu 100, 10 oraz 1 metra w otwartej przestrzeni. Najczęściej spotykaną klasą jest klasa druga. Technologia korzysta z fal radiowych w paśmie ISM 2,4 GHz.

Urządzenie umożliwiające wykorzystanie tej technologii to adapter Bluetooth.

Bluetooth zawiera patenty, z których można korzystać bezpłatnie w produktach zakwalifikowanych jako zgodne z Bluetooth. Kwalifikacja kosztuje 5-10 tys. USD^[1], za to potencjalni klienci-użytkownicy mogą łatwo znaleźć nowy produkt na opublikowanej w tym celu liście^[2].

Wi-Fi (wym. [ˈ w a ɪ f a ɪ ]) – potoczne określenie zestawu standardów stworzonych do budowy bezprzewodowych sieci komputerowych. Szczególnym zastosowaniem Wi-Fi jest budowanie sieci lokalnych (LAN) opartych na komunikacji radiowej, czyli WLAN. Zasięg od kilku metrów do kilku kilometrów i przepustowości sięgającej 300 Mb/s, transmisja na dwóch kanałach jednocześnie. Produkty zgodne z Wi-Fi mają na sobie odpowiednie logo, które świadczy o zdolności do współpracy z innymi produktami tego typu. Logo Wi-Fi jest znakiem handlowym należącym do stowarzyszenia Wi-Fi Alliance. Standard Wi-Fi opiera się na IEEE 802.11.