Článek obsahuje přehled doplňků k standardu pro bezdrátové sítě IEEE 802.11 od nejstarších schválených (IEEE 802.11a/b) po nově připravované.
Standard amendments for wireless networks IEEE 802.11
Abstract
This paper shows preview o standard amendments for wireless networks IEEE 802.11, beginning with the oldest already approved (IEEE 802.11a/b) ending with the one, which are still in preparation phase.
Standard pro bezdrátové sítě IEEE 802.11 vznikl v červenci roku 1997 a ke své činnosti využívá bezlicenční pásmo od 2,4 do 2,4835 GHz. Maximální přenosová rychlost definovaná tímto standardem (2 Mbit/s) byla nedostačující a stejně tak se ukázalo být nedostačující i zabezpečení přenosu. Proto k původnímu standardu vzniklo několik nových doplňků, které jeho nedostatky upravují. Viz též článek Trendy ve standardizaci a používání sítí WLAN.
IEEE 802.11a
Doplněk IEEE 802.11a byl schválen v roce 1999 a na rozdíl od IEEE 802.11 pracuje v pásmu 5 GHz s výrazně vyšší přenosovou rychlostí - 54 Mbit/s. Pro její dosažení se poprvé v paketových komunikacích používá ortogonální multiplex s kmitočtovým dělením (Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM), který se dosud používal pouze ve systémech jako DAB (Digital Audio Broadcasting) nebo DVB (Digital Video Broadcasting) určených pro distribuci digitálního zvuku a videa. Výhoda IEEE 802.11a oproti původnímu standardu není pouze ve vyšší rychlosti, ale také v použitém kmitočtu, protože kmitočtové pásmo 5 GHz je méně vytížené než pásmo 2,4 GHz a také dovoluje využití více kanálů bez vzájemného rušení (IEEE 802.11a nabízí až osm vzájemně nezávislých a nepřekrývajících se kanálů).
IEEE 802.11b
Doplněk IEEE 802.11b vznikl v roce 1999 a poskytuje vyšší přenosové rychlosti v pásmu 2,4 GHz, a to až 11 Mbit/s. Pro jejich dosažení využívá nový způsob kódování, tzv. doplňkové kódové klíčování (Complementary Code Keying, CCK) s použitím DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) na fyzické vrstvě. Doplněk specifikuje, že podle momentálního rušení prostředí se dynamicky mění rychlost: 11 Mbit/s, 5,5 Mbit/s, 2 Mbit/s či 1 Mbit/s.
IEEE 802.11c
Tento doplněk řeší práci komunikačních mostů (Bridge) v rámci podvrstvy MAC (Media Access Control) a doplňuje mezinárodní normu IS 10038 (IEEE 802.1d) o transparentních mostech. Doplněk byl schválen v roce 1998.
IEEE 802.11d
Doplněk IEEE 802.11d upravuje IEEE 802.11b pro jiné kmitočty s cílem umožnit nasazení těchto sítí v místech, kde pásmo 2,4 GHz není dostupné. Doplněk byl schválen v roce 2001.
IEEE 802.11e
Doplňuje podporu pro kvalitu služeb (Quality of Service, QoS) pro zajištění přenosu hovorového signálu, obrazu apod. IEEE 802.11e doplňuje sítě definované IEEE 802.11a/b/g a nahrazuje stávající metody pro přístup k médiu: DCF (Distributed Coordination Function) a PCF (Point Coordination Function). Nově použité přístupové metody jsou: EDCF (Enhanced DCF) a HCF (Hybrid Coordination Function). Doplněk navíc zajišťuje zpětnou kompatibilitu se zařízeními, které nejsou podporou pro QoS vybaveny.
IEEE 802.11F
Doplněk IEEE 802.11F vylepšuje mechanismus předávání stanic (Roaming) při přechodu mezi dvěma rádiovými kanály nebo z jedné sítě do sousední s připojením k jinému přístupovému bodu. Protokol IAPP (Inter-Access Point Protocol) umožňuje spolupráci přístupových bodů od různých výrobců. Doplněk byl schválen v roce 2003.
IEEE 802.11g
Dopněk IEEE 802.11g je obdobou IEEE 802.11a s tím rozdílem, že je specifikován pro pásmo 2,4 GHz, stejně jako IEEE 802.11b. Pro dosažení vyšší rychlosti, až do 54 Mbit/s, se používá na fyzické vrstvě OFDM, a navíc se používá DSSS pro zpětnou kompatibilitu s IEEE 802.11b. Pro modulaci se používá podle hodnoty odstupu signálu od šumu QPSK, BPSK, 16-QAM či 64-QAM. Podporované rychlosti v závislosti na modulaci jsou následující: 54 Mbit/s (64-QAM), 48, 36 a 24 Mbit/s (16-QAM), 18 a 12 Mbit/s (QPSK), 9 a 6 Mbit/s (BPSK). Další rychlosti jsou stejné jako u 802.11b: 11 Mbit/s (CCK), 5,5Mbit/s (CCK), 2 Mbit/s (DQPSK) a 1 Mbit/s (DBPSK). Doplněk byl schválen v roce 2003.
IEEE 802.11h
Doplněk IEEE 802.11h vylepšuje řízení využití kmitočtového spektra (výběr kanálu a řízení vysílacího výkonu). Evropští regulátoři požadují pro schválení produktů IEEE 802.11a použití dynamického výběru kanálu (Dynamic Channel Selection) pro venkovní i vnitřní komunikaci a řízení vysílacího výkonu (Transmit Power Control) u zařízení pracujících v pásmu 5 GHz. Doplněk schválený v roce 2003 doplňuje právě tyto parametry do IEEE 802.11a.
IEEE 802.11i
Doplňuje lepší zabezpečení IEEE 802.11 sítí. Místo WEP (Wired Equivalent Privacy) používá nový způsob šifrování AES (Advanced Encryption Standard). Doplněk byl schválen v roce 2004.
IEEE 802.11j
Doplněk schválený v roce 2004 umožňuje použití pásma 4,9 – 5 GHz pro nasazení WLAN v Japonsku.
IEEE 802.11k
Doplněk pro zefektivnění využití přenosového média na základě měření kvality jednotlivých kanálů, šumu, zahlcení a vzájemného rušení. Na základě těchto informací dojde k optimalizaci nastavení klientů a ke konfiguraci sítě tak, aby se dospělo k co největší kvalitě spoje.
IEEE 802.11m
Dokumenty vydané ostatními skupinami jsou skupinou IEEE 802.11m kontrolovány a jsou upravovány případné nesrovnalosti nebo chyby v původních specifikacích.
IEEE 802.11n
Skupina IEEE 802.11n studuje různé možnosti nastavení parametrů fyzické vrstvy a MAC podvrstvy pro zvýšení datové propustnosti. Mezi tyto možnosti patří použití více antén, změny kódovacích schémat a změny MAC protokolů. Aktuální cíl skupiny je přenosová rychlost minimálně 100 Mbit/s nad MAC vrstvou. Navíc má IEEE 802.11n zajistit vyšší dosah se zachováním co největší rychlosti a zvětšit odolnost proti rušení.
IEEE 802.11p
První podpora mobility pro připojení rádiových stanic v automobilech k pevným bezdrátovým přístupovým bodům.
IEEE 802.11r
Doplněk MAC pro rychlejší předávání uživatelů (Roaming) mezi přístupovými body v rámci ESS (Extended Service Set) pro aplikace v reálném čase (např. pro telefonní služby).
IEEE 802.11s
Zavádí podporu topologie tzv. mesh sítě s použitím automatické konfigurace.
Každý klient bude zároveň přístupovým bodem a naopak. Tato technologie se označuje jako multi-hopping (přenos přes několik mezilehlých zařízení).
IEEE 802.11.2
Návrh pro vytvoření souboru metrik, metodik pro měření a podmínek pro testování zařízení WLAN.
IEEE 802.11u
IEEE 802.11u specifikuje spolupráci s externími sítěmi.
IEEE 802.11v
IEEE 802.11v vytváří jednotné rozhraní pro management zařízení v bezdrátové síti. Stanice budou moci provádět funkce managementu zahrnující monitoring a konfiguraci buď centralizovaně, nebo distribuovaně prostřednictvím mechanismu na druhé vrstvě. Přispívá také k rekonfiguraci stávající MIB (Management Information Base), která obsahuje informace o měření kvality média.
IEEE 802.11w
Rozšíření stávající MAC vrstvy o mechanismy na podporu integrity dat, autenticity zdroje dat, utajení dat a ochrany před útoky typu replay pro vybrané rámce určené pro management. Cílem je zvýšení zabezpečení rámců pro management.
Přehled doplňků standardu IEEE 802.11
V následující tabulce je uveden přehled doplňků standardu IEEE 802.11 s rokem jeho schválení a s krátkým popisem. Otazník u roku schválení znamená, že doplněk nebyl doposud schválen a označuje tedy předpokládaný rok schválení.
| Doplněk | Rok schválení | Popis |
|---|
| 802.11a | 1999 | Rychlost až 54 Mbit/s v pásmu 5 GHz. |
| 802.11b | 1999 | Rychlost až 11 Mbit/s v pásmu 2,4 GHz. |
| 802.11d | 2001 | Pro země, kde pásmo 2,4 GHz není přístupné. |
| 802.11c | 2003 | Mosty (Bridge) mezi přístupovými body. |
| 802.11F | 2003 | Spolupráce přístupových bodů od různých výrobců. |
| 802.11g | 2003 | Rychlost až 54 Mbit/s v pásmu 2,4 GHz. |
| 802.11h | 2003 | Dynamický výběr kanálu a regulace výkonu. |
| 802.11i | 2004 | Zabezpečovací a ověřovací mechanismy na MAC vrstvě. |
| 802.11j | 2004 | Využití pásma 4,9 a 5 GHz v Japonsku. |
| 802.11e | 2005 | Podpora pro QoS na MAC vrstvě. |
| 802.11k | 2006? | Měření rádiových prostředků. |
| 802.11m | 2006? | Revize standardů. |
| 802.11n | 2007? | Vysoká propustnost. |
| 802.11p | 2007? | Bezdrátový přístup pro mobilní zařízení. |
| 802.11r | 2007? | Rychlý roaming. |
| 802.11u | 2007? | Spolupráce s externími sítěmi. |
| 802.11.2 | 2008? | Měření a testování WLAN zařízení. |
| 802.11v | 2008? | Management bezdrátových zařízení. |
| 802.11s | 2008? | Multi-hopping. |
| 802.11w | 2008? | Podpora integrity, autenticity, utajení a ochrany dat. |
Tab. 1 Přehled doplňků standardu IEEE 802.11 (řazený podle roku schválení)
Závěr
Standard IEEE 802.11 se od svého vzniku dočkal již několika rozšíření a jak je vidět z přehledu v tabulce, jeho rozvoj nadále pokračuje. Rozšíření se dočkaly nejen přístupové metody v doplňku IEEE 802.11e, ale také v chystaném doplňku IEEE 802.11n se připravuje nárůst přenosových rychlostí na úroveň dnes běžnou pro ethernetové sítě.
Literatura
[1] IEEE 802.11 Standard for Wireless LAN: Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification, New York, 1997.
[2] Stallings, W.: IEEE 802.11: Wireless LANs from a to n, www.computer.org, 2004.
[3] Pužmanová, R.: Kvalita služeb ve WLAN: 802.11e, www.lupa.cz, 2004.
[4] Pužmanová, R.: Bezdrátové lokální sítě WLAN podle IEEE, www.lupa.cz, 2002.
[5] IEEE 802.11a Standard for Wireless LAN: Higher-Speed Physical Layer in the 5 GHz Band, New York, 1999.
[6] IEEE 802.11b Standard for Wireless LAN: Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band, New York, 1999.
[7] IEEE 802.11d Standard for Wireless LAN: Specification for Operation in additional regulatory domains, New York, 2001.
[8] IEEE 802.11g Standard for Wireless LAN: Further Higher Data Rate Extension in the 2.4 GHz Band, New York, 2003.
[9] IEEE 802.11h Standard for Wireless LAN: Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5 GHz Band in Europe, New York, 2003.
[10] IEEE 802.11i Standard for Wireless LAN: Medium Access Control (MAC) Security Enhancements, New York, 2004.
[11] http://grouper.ieee.org/groups/802/11/
Přehled doplňků standardu IEEE 802.11