Uniberzitet u Istočnom SarajevuSaobraćajni fakultet

Doboj

Seminarski rad Tema:

Bežični prenos podataka

Studenti: Emir Junuzović Profesor: Dr Danimir Mandić Slobodan Ristić Asistent: Mr Goran Jauševac Milan Popadić Marko Roljić

Doboj, 20011.god

Sadržaj:

Uvod....................................................................................................................................3Bežični prijenos...................................................................................................................4

Zašto bežični LAN...................................................................................................5Svojstva WLAN-a...............................................................................................................6Smetnje................................................................................................................................6Standardi..............................................................................................................................7Vrste bežičnih LAN-ova......................................................................................................9

Ad-hoc mreže.................................................................................................................10Infrastrukturne mreže.....................................................................................................11

AP......................................................................................................................................12Načini rada AP-a:..........................................................................................................122. AP client mode..........................................................................................................133.AP bridge mode..........................................................................................................144.AP repeater mode.......................................................................................................15

Laseri za bežični prenos podataka.....................................................................................16Klijent (bežična kartica) – Antena.....................................................................................17Antene................................................................................................................................18

.......................................................................................................................................18Sigurnost............................................................................................................................19Zaključak...........................................................................................................................20Literatura:..........................................................................................................................21

2

Uvod

Bežične mreže (Wireless Ethernet ili WLAN) definiše se standardom IEEE 802.11. Standard je nadograđivan u niz verzija od kojih su najznačajnije:

1. 802.11a 2. 802.11b i3. 802.11g,

a koje se međusobno razlikuju po: brzinama prenosa (max brzine: 54, 11, 54 Mbps), modulacijama signala (FHSS, DSSS, OFDM i PBCC) i broju

kanala. Standard definiše najniža dva sloja OSI modela:

1. fizički 2. podatkovni sloj,

na kojemu je kompatibilan s IEEE 802.3 standardom (Ethernet).

Frekvencijski pojas 802.11b standarda dijeli se na 14 kanala. Svaki od kanala zauzima mali frekvencijski pojas sa svojom središnjomfrekvencijom. Kod nas dozvoljeno je korištenje 13 kanala (2.4 – 2.4835 GHz). Brzine prenosa na udaljenosti od 3m padaju na dvostruko manju vrijednost od definisane maksimalne vrijednosti.

WLAN-ovi koriste ISM (Industrial, Scientific & Medical) volumen frekvencija na 2.4 ili 5 GHz. ISM je u svijetu kao I kod nas prihvaćen kao FTA (free to air spektar), za koji nije potrebna dozvola.WLAN-ovi se izgrađuju pomoću dva elementa:

bežične mrežne kartice u korisničkom računalu i pristupne centralne tačke (AP = Wireless Access Point).

AP ostale korisnike povezuje u lokalnu mrežu. Postoje dvije različite topologije bežičnih mreža: infrastrukturniWLAN i neovisni (ad hoc) WLAN. Kod pristupa mediju definisan je protokol višestrukog pristupa mediju sa izbjegavanjem sudara okvira – MACA(Multiple Access with Collision Avoidance) ili CSMA/CA(Carries Sense WithMultiple Access with Collision Avoidance) protokol.

3

Bežični prijenos

Bežične mreže koriste elektromagnetske valove (EM) za komunikaciju između dvije tačke u prostoru. Elektromagnetski valovi nastaju gibanjem elektrona u prostoru nekim brojem oscilacija u sekundi (frekvencija). Za prenošenje informacija bežičnim putem koriste se radiosignali, mikro infracrveni valovi i vidljivi dio svjetla.

Više frekvencije (bolje su za prijenos) EM zračenja imaju UV, X i Gama zrake, ali se ne koriste jer se ne šire dobro kroz zgrade i štetne su za zdravlje.Količina informacije koju EM val može nositi ovisi o rasponu frekvencija (engl. frequency band).

Radio valovi se zovu i radio frekvencijski nosioci jer prenose energiju signala do prijemnika. Podaci koji se prenose se modeliraju, odnosno superponiraju na nosioce radio signala. Na istom prostoru u isto vrijeme može postojati više nosioca bez međusobne interferencije ako se valovi prenose na drugim radio frekvencijama.Radioprijemnik demodulira primljeni signal na način da se podešava na određenu radio frekvenciju (rezonancija).Infracrvene mreže imaju velika ograničenja, jer je potrebna neometana vidljiva linija od jednog infracrvenog primopredajnika (kombinacija odašiljača i prijemnika) do drugog.

4

U velikim prostorijama to je teško ostvariti jer se primopredajnik ne možepostaviti dovoljno visoko da bi se premostile sve prepreke, te da korisnici u prolazune blokiraju mrežni signal. No, infracrvene veze se i dalje koriste kod ''Palm'' digitalnih pomoćnika, ''Pocket PC'' uređaja, nekih mobilnih telefona i prijenosnih računala, ali uporaba im je ograničena na ad hoc povezivanja i to samo na kraće vrijeme kada je to potrebno.Problem optičke vidljivosti kod bežičnih mreža rješava se prelaskom na drugi opsegEM spektra. Moderne bežične mreže rade većinom na 2.4 ili 5 GHz, daleko ispod vidljivog aspekta.

Zašto bežični LAN?

Bežična mreža koristi se na mjestima gdje korištenje kabla nije moguće ili gdje je teško ili skupo izvesti ožičenje. To je ono što bežične komunikacije čini privlačnim sve većem broju korisnika. Ipak, jedan od najvećih problema u realizaciji takvih mreža su smetnje.

5

Svojstva WLAN-a

ISM ( Industrial, Scientific & Medical ) ne licencirani obim frekvencijaWLAN (Wi-Fi) je naziv za lokalnu računarsku mrežu u kojoj su dva ili više računara povezana bežičnim putem. Kako je razvoj WLAN-a na tržištu išao paralelno sa razvojem prenosnih računara, danas gotovo svi računari imaju bežičnu karticu potrebnu da se spoje na ovakvu vrstu mreže.Wi-Fi (Wireless Fidelity) je popularan naziv IEEE 802.11 niza standarda. Osim uređaja izrađenih po 802.11a standardu koji rade na frekvenciji od 5 GHz, druge implementacije koriste dio spektra oko 2.4 GHz u ISM nelicenciranom dijelu spektra (međunarodni dogovor).

Smetnje

Uz uobičajena izobličenja signala koja su prisutna u svim vrstama prenosa (žični,optički, bežični), kod WLAN-a se pojavljuju i smetnje kojih nema u drugim vrstama prenosa:

Gubitak snage EM zračenja uslijed prostiranja ( path loss )Snaga Elektromagnetskih valova EM zračenja opada približno prema eksponencijalnom zakonu kako se povećava udaljenost predajnika. To prigušenje signala ovisi o udaljenosti i snazi predajnika, fizičkim preprekama (razni objekti) od kojih se zračenje reflektira, kao i o količini međudjelovanja (interferencije) s ostalim čvorovima koji predaju signale. Npr. u području frekvencija oko 2.4 GHz prigušenje signala na udaljenosti do 100 metara iznosi čak 100 dB.

Višestazno prostiranje ( multipath propagation ) Ono nastaje kada se Elektormagnetski valovi EM zrake iz jednog izvora na svom putu do odredišta reflektiraju od objekata. Tako na odredište stiže originalni signal i njegove zakašnjele verzije (više ili manje prigušene). Višestazno prostiranje uzrokuje povećanje kašnjenja i na kraju intersimbolnu interferenciju (ISI) koja semanifestuje neželjenim proširenjem simbola u prijemu čime simboli ometaju jedni druge.

Iščezavanje signala uslijed zasjenjenja ( shadow fading )

6

Uzrokovan je fizičkim preprekama na putu prostiranja Elektromagnetskih valova EM zraka. Prigušenje signala ovdje zavisi od dielektričnim svojstvima materijala (prepreke).

Standardi

Kod bežičnog prijenosa podataka može se koristiti nekoliko različitih standarda.

Standardi 802.11b 802.11a 802.11gMaksimalna brzina (Mpbs) 11 54 54Stvrano brzina (Mpbs); 3m 6 25 25Stvarna brzina (Mpbs); 30m 6 12 20

802.11a standard Fizički sloj IEEE 802.11a definiše rad na frekvenciji 5 GHz.Standard omogućava brzine od 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, i 54 Mbit/s. Iako mreže rađene po ovome standardu omogućavaju najveće brzine, imaju jednu ogromnu manu njihov domet je ograničen na približno 15 m što je neprikladno za većinu korisnika, te zbog toga nisu toliko popularne.

802.11b standard IEEE 802.11b standard je danas dominirajući na tržištu zbog relativno niske cijene implementacije i zadovoljavajućih performansi.Fizički sloj radi na frekvenciji od 2.4 GHz i omogućava maksimalnu propusnost od 11 Mbit/s.

802.11g standard IEEE 802.11g standard omogućava maksimalnu propusnost od 54 Mbit/s (kao 802.11a) na frekvenciji od 2.4 GHz (kao 802.11b). Ovaj standard kompatibilan je s 802.11a i 802.11b standardima.

802.11n IEEE 802.11n je novi standard u fazi razvijanja. Prijenos podataka bio bi do 600 MBit/s s planiranim radom na frekvenciji od 5 GHz.

7

U sledećoj tabeli prikazaćemo odnos Maksimalne propustljivosti, RF pojasa I širinu kanala izmedju različitih standarda :

802.11a 802.11b 802.11g 802.11n

Standardiziranje 2000. god 1993. god 2003. god Čeka se

Maksimalnapropusnost

Modulaciska tehnika

54 Mpbs

OFDM

11 Mpbs

DSSS, CCK

54 Mpbs

DSSS, CCK, OFDM

600 Mpbs

DSSS, CCK, OFDM+

RF pojas 5 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4 ili 5 GHz

Širina kanala 20 MHz 20 MHz 20 MHz 20 ili40 MHz

8

Vrste bežičnih LAN-ova

Prema prenosnoj tehnologiji koja se koristi na fizičkom sloju bežičnih mreža,postoje dvije vrste bežičnih LAN-ova:

1. infracrveni ( IR – Infrared) LAN-ovi i 2. LAN-ovi s radioprijenosom.

LAN-ovi s radioprijenosom se dalje dijele na:

LAN-ove koji koriste tehniku proširenog spektra ( Spread Spectrum)

I na uskopojasne mikrovalne LAN-ove.

Prema načinu spajanja WLAN mreža postoje dvije različite vrste: infrastrukturni WLAN i nezavisna (ad hoc) WLAN.

9

Ad-hoc mreže

Nezavisna ili ad-hoc vrsta omogućava međusobno povezivanje stanica gdje

10

pokretni čvorovi izravno komuniciraju jedni s drugima koristeći bežične adaptere.

Takva je vrsta pogodna za brzu i jednostavnu implementaciju premapotrebi. WLAN korisnik će koristiti ad-hoc vrstu kada želi napraviti mrežu bez bilo kakve infrastrukture.Nedostatak ad-hoc vrste je to što svi sudionici moraju biti međusobno udometu radio signala. Ako se želi povećati domet radio signala tada se koristi infrastrukturna topologija sa središnjom pristupnom točkom (AP – Access Point) koja može udvostručiti domet prijenosa između bilo koja dva pokretna čvora.

Infrastrukturne mreže

WLAN-ovi se izgrađuju pomoću dva elemenata: bežične mrežne kartice i

11

središnje pristupne tačke (AP – Wireless Access Point).

AP (AP – Wireless Access Point) je uređaj koji ostale uređaje za bežično komuniciranje povezuje u lokalnu mrežu i karakteristična je za infrastrukturne WLAN-ove (Sl.10). AP je najčešće kabelom povezana s klasičnom LAN mrežom i služi za prijenos podataka između ''žičnih'' i ''bežičnih'' uređaja, pa se na taj način ostvaruje povezivanje bežičnih uređaja na Internet. Dakle, infrastrukturna vrsta pomoću AP-ova omogućuje integraciju pokretnih čvorova u ožičeni LAN.

AP (AP – Wireless Access Point) može raditi kao bežični hub. Na njega se spajaju bežični klijenti, radi kao repeater-ponavljač za povećanje dometa ili kao bridge-most za spajanje dva segmenta mreže.

12

AP (AP – Wireless Access Point) može istovremeno komunicirati s 30-tak klijenata smještenih u poluprečniku od oko 100 m. Kvaliteta signala koji se prenosi zavisi od:

smještaju uređaja, snazi emitiranja, mogućim smetnjama izazvanim blizinom drugih uređaja koji

interferiraju sa signalom emitirajući na istoj frekvenciji.

Načini rada AP-a:

1. AP root mode AP (AP – Wireless Access Point) uređaj radi kao središnja pristupna tačka i prima bežične klijente.

Brzina prijenosa između LAN i WAN korisnika je do 800 kB/s, a između WAN i WAN korisnika do 400 kB/s.

2. AP client mode

13

AP (AP – Wireless Access Point) uređaj radi kao klijent i spaja se na drugi AP uređaj, odnosno radi kao bežični adapter (glumi bežičnu mrežnu karticu).Dok AP uređaj radi u client modu ponaša se isključivo kao klijent i ne možeprimati ostale klijente.

Brzine su: 400 kB/s kod WAN klijenata i 800 kB/s kod LAN klijenata.

3.AP bridge mode

14

AP (AP – Wireless Access Point) uređaj radi kao most (bridge) i koristi se za spajanje dvije (point-topoint) ili više (point-to-multipoint) mreža. Dok radi u ovom modu AP (AP – Wireless Access Point) uređaj ne može primati klijente već isključivo služi za povezivanje mreža. Po jednom AP uređaju može biti do 64 računala (IP adresa).

Brzine se kreću od 600 - 800 kb/s.

4.AP repeater mode

15

AP (AP – Wireless Access Point) uređaj radi ako repeater-ponavljač i ponavlja signal neke druge pristupne tačke u svom području. Također povezuje klijente sa svog područja u mrežu I njihov promet prosljeđuje prvom AP uređaju.Kod postavljanja AP uređaja u repeater mode važno je imati što bolju vezuprema AP-u čiji se promet ''ponavlja''.

Brzina prijenosa između dvije pristupne točke u repeater modu je između 100-250 kb/s.

Laseri za bežični prenos podataka

16

Inženjerima iz američke kompanije Batelle u državi Ohio uspelo je u laboratorijskim uslovima da pošalju podatke brzinom od 20 Gb/s koristeći za prenos laserski zrak milimetarske talasne dužine

Iako današnje bežične mreže daju brzine do stotinu megabita u sekundi, gigabitne brzine i dalje su u domenu optičkih kablova koji su skupi i zahtevaju polaganje kablovske infrastrukture. Teoretski je moguće koristiti milimetarske talasne dužine i za bežičnu komunikaciju, ali to zahteva vrlo specifičnu i skupu opremu koja se ne može komercijalno takmičiti sa optičkim kablovima. Inženjeri kompanije Batelle uspeli su da reše ovaj problem koristeći lasere koji laserski zrak koriste kao nosač signala. Na otvorenom su tako uspeli da postignu brzinu transfera od 10,6 gigabita u sekundi između dveju stanica udaljenih 800 metara, a u laboratorijskim uslovima brzina je iznosila čak 20 gigabita u sekundi. Za razliku od uobičajenih bežičnih mreža koje koriste frekvencije od 2,4 i 5 gigaherca, njihova mreža koristi frekvencije od 60 do 100 gigaherca.

Klijent (bežična kartica) – Antena

Klijenti koji se nalaze daleko od pristupne točke na koju se trebaju bežično spojiti, pomoću kabla se spajaju na vanjsku antenu. Postoje tri vrste često korištenih kabala:

17

mrežni koaksijalni RG58 kabal, koristi se do 5m, RG213/214, koristi se do 15m, LMR-400, koristi se do 30m.

RG58 RG213/214

LMR-400

Antene

Pristupne tačke i bežične kartice imaju ugrađene antene, ili priključak za njih. No, sa obzirom na veličinu tih uređaja, postoji ograničenje dometa djelovanja koje ugrađene antene mogu dati. Za bolji domet signala potrebna je vanjska antena koja pojačava snagu primopredajnika.

18

Za bolje fokusiranje EM - Elektormahnetski valovi energije koja izlazi, ili ulazi u radio, antena istovremeno pojačava osjetljivost prijemnika i signalakoji se šalje. Snaga antene se izražava u decibelima (dB) koji se povećavaju prema logaritamskoj skali, tako da njihovo malo povećanje rezultira u značajnom povećanju osjetljivosti.

Sigurnost

Pitanje sigurnosti je jedno od najčešće postavljanih kada su u pitanju bežične mreže. Brojni analitičari i eksperti za pitanja računarske sigurnosti smatraju bežične mreže sigurnijim od klasičnih žičanih mreža.

19

Za to postoje jaki argumenti, jer i žičane mreže na neki način imaju i svoj bežični dio, tj. da emitiraju zračenja čiji intenzitet i nije baš mali, naručito kod današnjih UTP mreža. Kada je u pitanju sigurnost, glavne razlike između LAN i WLAN mreža potiču od različitog fizičkog nivoa. Spomenimo ponovo da sama „Spread Spectrum“ tehnologija, garantuje visok stepen sigurnosti. Pored nje mnogi bežični uređaji imaju ugrađene opcije za kriptovanje. IEEE 802.11, standardno predviđa sigurnosnu tehniku poznatu kao „Wired Equivalent Privacy“ (WEP) koja se bazira na korišćenju ključa i RC4 algoritma za enkripciju. Korisnici koji ne znaju ključ ne mogu ni pristupati WLAN-u. Enkripcija se neuporedivo lakše implementira kod WLAN-ova što je rezultiralo pojavom dosta nezavisnih proizvođača specijalizovanih za WLAN zaštitni softver. Da bi neko pristupao WLAN mreži mora imati informacije o radio obimu, korištenom kanalu, sigurnosnom ključu i šiframa za autentifikaciju i autorizaciju korisnika. To je mnogo više podataka nego kod klasičnih žičanih mreža i čini WLAN mreže sigurnijim.

Zaključak

Kako je kod nas cijena računara postala sve pristupačnija, tako se i povećao broj korisnika istih a samim tim i potreba za bežičnim prenosom podataka tj. WLAN-a. 802.11b standard je kod nas najzastupljeniji kako zbog cijene tako i zbog dobrih performansi koji ovaj standard pruža.

20

Prednosti bežičnog prenosa podataka je u tome što se može kosristiti na mjestima gdje je onemogućeno žičano povezivanje dok su mu mane smetnje usled mješanja signala sa drugim radio uređajima, ili gubitak signala usled fizičkih prepreka kao što su građevinski objekti, udaljenost prijemnika itd. AP (Wireless Access Point) je uređaj na koji se spajaju bežični klijenti i koristi se za povećanje dometa ili kao most (bridge) za spajanje dva segmenta mreže.AP može istovremeno komunicirati sa 30-tak klijenata smještenih u poluprečniku od oko 100 m. Kod nas najzastupljeniji način rada AP-a je “Root mode”. Treba jos napomenuti da mnogi bežični uređaji imaju ugrađene opcije za kriptovanje. IEEE 802.11 standardno predviđa sigurnosnu tehniku poznatu kao „Wired Equivalent Privacy“ (WEP) koja se bazira na korišćenju ključa i RC4 algoritma za enkripciju. Samo korisnici koji znaju ključ (Password) mogu da pristupe WLAN-u.

Literatura:

http://spvp.zesoi.fer.hr/predavanja%202008/WE_skripta.pdf http://sr.wikipedia.org

21

22