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Le WLAN
( Wireless Local Area Network ) sono dei sistemi di
comunicazione senza fili alternativi alle soluzioni delle reti locali fisse, dette anche
Wired LAN. Le WLAN si basano essenzialmente sulla tecnologia a
radio frequenza RF per la trasmissione e la ricezione dei dati,
favorendo una certa mobilità da parte degli utenti. Qui sotto e'
stato riportato un esempio tipico di architettura di rete wireless.
Le Rete WLAN
possono essere realizzate come un'estensione di una normale rete
cablata mediante dispositivi detti Access Point allo scopo di attivare la
connessione con qualsiasi dispositivo mobile Wi-Fi.
In generale, le architetture per sistemi wireless sono costituite da due
principali dispositivi hardware
:
à
Access Point ( AP ) [
I
1 ] [
I 2
] [
E1 ] [
E2 ] [
F1 ] [
F2 ] [
S1 ] [
S2
]
à
Wireless Terminal ( WT )
Gli
Access Point sono principalmente dei bridge che collegano
la sottorete wireless con quella cablata, mentre i
Wireless Terminal sono dei
dispostivi che usufruiscono dei servizi di rete. Gli
AP sono generalmente implementati
attraverso dei dispositivi hardware dedicati provvisti di un attacco
Ethernet 10/100 BaseT, mentre i WT
possono essere un qualsiasi dispositivo di utente come ad
es. un notebook, un palmare o un pda, o un cellulare Dual-Mode UMTS / Wi-Fi che integra
lo standard IEEE 802.11b/g.
Fondamentalmente i VANTAGGI offerti
dalle reti WLAN sono i seguenti :
1 ] Installazione veloce e semplice, rispetto alla stesura dei cavi UTP e
canaline di una rete cablata.
2 ] Possibilita’ di accesso alle informazioni in mobilita’, ovunque ci si
trovi all'interno del network wireless.
3 ]
Scalabilità in termini di topologia e di configurazione.
4 ] Riduzione dei costi di installazione e manutenzione della rete.
In generale, la trasmissione e
ricezione dei sistemi Wireless opera alla frequenza di 2.4 GHz,
con potenze di trasmissione fra i 10 ed i 20 mW fino ai 100 mW. La copertura di una cella
radio varia da circa 20 metri ad oltre 100 metri, in
funzione della tipologia degli ambienti, con una possibilità di
collegamento da 10 a 24 utenze per AP, in funzione del modello e
della tecnologia impiegata.
Gli standard di comunicazione usati consentono ad un WT di
inviare via radio all’AP i dati che poi instraderà , verso
un'eventuale sottorete cablata o ad un’altro WT. Agli inizi degli anni novanta fu
approvato lo standard IEEE 802.11 che dettava le specifiche a
livello fisico e data link per l’implementazione di una rete LAN
Wireless.Tale standard consentiva un data rate di 1 o 2 Mbps usando la
tecnologia basata su onde radio nella banda 2.4 GHz.
L'evoluzione di tale tecnologia diversi
anni dopo, nel 1997, portò alla sua evoluzione verso lo standard IEEE
802.11b denominato anche Wi-Fi,
consentendo una trasmissione dai 5.5 Mbps agli 11 Mbps
oltre a mantenere la compatibilità con lo standard precedente. Questo
standard ha avuto e sta avendo grande successo perché molte industrie
leader nel settore come ad es. Nokia, 3Com, Apple, Cisco System, ... lo
hanno riconosciuto ed hanno fondato nel 1999 il WECA
( Wireless Ethernet Compatibility Alliance ) con l'obiettivo della certificazione, dell'interoperabilità e
compatibilità tra i prodotti.
Il
protocollo IEEE 802.11b
tipico delle reti wireless consente le seguenti funzionalita' :
1 ) la possibilita' di variare la velocità di trasmissione dati per adattarsi al
canale.
2 ) un data rate fino a 11 Mbps.
3 )
la possibilità di scelta automatica della banda di trasmissione meno
occupata.
4 ) la possibilità di scelta automatica dell'Access Point in funzione
della potenza del segnale e del traffico di rete.
5 ) la creazione di un numero arbitrario di celle parzialmente sovrapposte
permettendo il
roaming
in modo del tutto
trasparente.
Nelle WLAN
viene utilizzata una tecnologia di radio frequenza RF per la
trasmissione e la ricezione dei dati, minimizzando la necessità di
connessioni via cavo ( wired ), favorendo così una discreta mobiltà. La
connessione del client alla WLAN avviene per mezzo dell'AP che
può supportare più accessi simultanei.
L'Access Point può risiedere in
un nodo della Wired Network ( Wn ) e svolgere funzione di
gateway per gli accessi dati wireless. Similmente ad una
rete di telefonia cellulare è
possibile all'interno di una rete WLAN realizzare il servizio di
roaming tra Access Point. Il collegamento al network
attraverso un'altro AP che risiede in un diverso punto della rete
cablata, garantisce una mobilità operativa su un raggio di decine di
metri.
Nel workgroup gli utenti possono
stabilire una connessione di trasferimento dati o di accesso ai dati in
Modalità Peer to Peer. In tale configurazione più unità WT (
Wireless Terminal ) possono comunicare tra loro direttamente
realizzando una piccola rete paritetica, generalmente impiegata
quando e' richiesta una rete on-demand per un breve periodo di tempo, ad es. per riunioni,
convegni, stand, dimostrazioni. Inoltre, un altro tipo di topologia di rete è
quella Client / Server, cioe’
quella realizzata mediante una rete comune con maggiori possibilità di
collegamenti sia wireless che wired, in una struttura stabile,
impiegando alcuni AP (
Access Point ).
Lo standard IEEE 802.11
presenta due possibili Interfaccie RF della categoria SSS, nella banda dei 2,4
Ghz :
1
à
FHSS
(
Frequency Hopping Spread Spectrum )
cioe’ a dispersione di spettro a salto di frequenza
2
à
DSSS ( Direct Sequence Spread Spectrum ),
cioe’ a dispersione di spettro in banda base.
Tali tecniche SSS di Spread
Spectrum Signals occupano una maggior banda di trasmissione radio,
ma consentono una migliore ricezione dei segnali deboli, garantiscono
l'integrità del segnale ed una maggior sicurezza, distribuendo il
segnale attraverso l'intero spettro di frequenze. Il segnale non rimane
stabile su una singola frequenza, consentendo a più utenti di operare
simultaneamente. Pertanto l'uso dell'SSS è particolarmente
importante poiché consente a molti altri utenti di occupare la fascia
per tutto il tempo assegnato sul frequenze separate, compatibilmente con
la larghezza di banda disponibile.
Nell'FHSS il segnale ad una data
frequenza viene fatto "saltare" da una canale all'altro,
distribuendosi su una una banda di frequenze. Il vantaggio di tale
sistema, quando il rapporto fra la larghezza di banda originale del
segnale e la larghezza di banda del segnale di diffusione è molto
grande, è di offrire una grande immunità all' interferenza. La
tecnologia consente a più utenti di condividere lo stesso insieme di
frequenze cambiando automaticamente la frequenza di trasmissione fino a
1600 volte al secondo, al fine di una maggiore stabilità di connessione
e di una riduzione delle interferenze tra canali di trasmissione. Lo
spectrum spreading consiste in una continua variazione di frequenza
utilizzando una modulazione di frequency hopping. Gli hops
corrispondono ai salti di frequenza all'interno della gamma assegnata (
2,402 Ghz -2,480 Ghz salti di 1 Mhz, complessivamente 79 hops set ,
canali ) e viene impiegata una modulazione gaussiana di tipo Fsk
o Gfsk.
Nello specifico sono previste due
diverse tecniche di modulazione Gfsk : Gfsk a 2 livelli con data rate
1Mbps e Gfsk a 4 livelli con data rate 2Mbps. I vantaggi
invece che l'interfaccia DSSS assicura contro l'interferenza sono
piuttosto scarsi e questa limitazione insidia significativamente il
valore di DSSS come metodo per resistere all'interferenza nelle
applicazioni reali delle WLAN.
Il sistema FHSS risulta invece
essere molto sicuro contro l’interferenza e l'intercettazione, in quanto
risulta statisticamente impossibile poter ostruire tutte le frequenze
che possono essere usate e l'implementazione di sistemi di filtri
selettivi su frequenze diverse dalla frequenza del segnale, con
eccedenza di 50 dB.
Quella
DSSS è una tecnologia di trasmissione a "frequenza diretta" a banda
larga, dove ogni bit viene trasmesso come una sequenza ridondante di bit,
detta chip. Tale metodo è
indicato per la trasmissione e ricezione di segnali deboli. Inoltre
consente l'interoperabilità con le reti wireless attuali a 11 Mbps e con
le precedenti a 1-2 Mbps.
L'interfaccia DSSS utilizza un sistema
con dispersione in banda base utilizzando un chipping code (
codice di dispersione ) e modulando il dato prima di trasmetterlo : ogni
bit trasmesso viene disperso su una sequenza a 11 bit ( sequenza Barker
). Il segnale trasmesso in questo modo consumerà una maggior larghezza
di banda consentendo la ricezione di segnali deboli.
Purtroppo il vantaggio che l'interfaccia
DSSS assicura contro l'interferenza è piuttosto scarso e cio’ insidia significativamente la scelta del DSSS
come metodo per far fronte alle interferenze nelle applicazioni reali
delle reti WLAN.