Najpierw było wolno
Cofnijmy się w czasie do roku 1997. Właśnie wtedy zatwierdzono pierwszą wersję standardu 802.11 i zaczęto mówić o bezprzewodowym Ethernecie. Jego pierwotna specyfikacja zakładała, że powstaną urządzenia do bezprzewodowej wymiany danych w nielicencjonowanym paśmie radiowym 2,4 GHz z prędkością 1 Mbit/s. I taki sprzęt rzeczywiście się pojawił, ale odniósł co najwyżej umiarkowany sukces. Powód był oczywisty. Zwykłe karty sieciowe, podłączane do miedzianej skrętki, pozwalały osiągnąć szybkości transmisji rzędu 10 Mbit/s.
“Czysty” standard 802.11 opisywał także topologię bezprzewodowej sieci. Od niej właśnie rozpoczniemy omawianie techniki WLAN – a to choćby z tego powodu, że od 1997 roku zasady konstruowania radiowych sieci się nie zmieniły, sam standard 802.11 uległ natomiast modyfikacji.
Architektura sieci Wi-Fi obejmuje trzy topologie. Pierwszą z nich jest IBSS (Independent Basic Service Set), mogąca pracować w dwóch trybach: ad-hoc i infrastrukturalnym. Sieć typu ad-hoc odpowiada klasycznej sieci peer-to-peer, w której nie wyróżnia się żadnego urządzenia pełniącego rolę serwera. Natomiast podczas pracy w trybie infrastrukturalnym w sieci oprócz grupy stacji bezprzewodowych musi się pojawić przynajmniej jeden komputer (punkt dostępowy) służący do komunikowania się ze zwykłą, przewodową siecią. Taka konfiguracja nosi miano BSS (Basic Service Set) i okazuje się najbardziej przydatna w sieciach korporacyjnych. Zazwyczaj mamy w nich do czynienia z wieloma bezprzewodowymi stacjami roboczymi, które połączone są w grupy komunikujące się z różnymi punktami dostępowymi albo sprzętem wpiętym do sieci stałej. Kiedy zachodzi konieczność wymiany danych między urządzeniami, informacje przesyłane są np. na drodze komputer z kartą WLAN-punkt dostępowy-sieć kablowa-drukarka.
Ostatnia topologia sieci opartej o 802.11 to ESS (Extended Service Set). W istocie jest to zestaw dwóch lub więcej “komórek” BSS, tworzących pojedynczą sieć dzięki połączeniom kablowym lub bezprzewodowym.
Włącz dopalacz
Ponieważ karty WLAN oferujące prędkości transmisji rzędu pojedynczych megabitów na sekundę nie były w stanie konkurować z klasycznymi, “kablowymi” adapterami Ethernet, konieczne stało się zmodyfikowanie techniki przesyłu danych zastosowanej w sprzęcie zgodnym ze specyfikacją 802.11. Dokonano tego niespełna dwa lata po opracowaniu pierwotnego standardu. Na rynku pojawiły się urządzenia zbudowane na bazie techniki 802.11a i 802.11b, pozwalające uzyskać większe prędkości transmisji.
Jak przyśpieszono pracę urządzeń WLAN? Najpierw musimy wyjaśnić, czemu na początku działały one tak wolno. Otóż pierwotnie sprzęt Wi-Fi korzystał z techniki bezpośredniego rozpraszania widma nadawanego sygnału. Twórcy podstawowej wersji 802.11 zakładali, że każdemu transmitowanemu bitowi (zeru lub jedynce) zostanie przyporządkowana jedenastobitowa sekwencja danych i dopiero taka “paczka” informacji po zamianie w sygnał sinusoidalny zostanie wysłana w eter. Różne karty miały korzystać z odmiennych jedenastobitowych sekwencji. Wspomniane sekwencje nosiły nazwę symboli i były transmitowane z prędkością jednego megasymbolu na sekundę. Zupełnie jasne jest zatem, dlaczego początkowo osiągano prędkości transmisji rzędu 1 Mbit/s.
Podczas nadawania korzystano z metody modulacji BPSK (Binary Phase Shift Keying, dwuwartościowe kluczowanie fazy). Polega ona na tym, że każdemu wysokiemu stanowi logicznemu przyporządkowuje się sinusoidę przesuniętą w fazie o 0 stopni, natomiast logicznemu stanowi niskiemu – sinusoidę “odwróconą”, czyli przesuniętą w fazie o 180 stopni.
Pierwsze próby zwiększenia wydajności urządzeń WLAN polegały na zastosowaniu bardziej wydajnych metod modulacji. Rozpoczęto od wykorzystania QPSK – kwadraturowego (czterowartościowego) kluczowania fazy. W tym przypadku do dyspozycji mamy cztery sinusoidy, poprzesuwane względem siebie o 90 stopni. A skoro rozporządzamy czterema rozróżnialnymi sygnałami, to za jednym zamachem możemy nadać dwukrotnie więcej informacji (bitów) niż w przypadku BPSK (bo 4 to 22). W efekcie karty WLAN potrafiły komunikować się z prędkością 2 Mbit/s.
Kolejny krok ku usprawnieniu technologii 802.11 zrobiła firma Lucent. Zastąpiła ona oryginalne, jedenastobitowe sekwencje, odpowiadające pojedynczym zerom i jedynkom, zestawem nowych symboli. Reprezentowały one “paczki” danych składających się z czterech lub ośmiu bitów. Dzięki jednoczesnemu wykorzystaniu modulacji QPSK prędkość transmisji znowu wzrosła. Kiedy nadawano czterobitowe “paczki” informacji, wynosiła ona 5,5 Mbit/s, gdy natomiast transmitowano porcje ośmiobitowe, podskoczyła do 11 Mbit/s.
Jeżeli te liczby przypominają Wam specyfikację standardu 802.11b, to słusznie. Właśnie tak został on stworzony.
