Sieci przewodowe, wykonane w oparciu o tradycyjną skrętka mogą łączyć komputery na odległość do 100 metrów (odległość switch – komputer). Niekiedy jest to spora przeszkoda dla sieci, szczególnie jeśli łączone komputery znajdują się w różnych budynkach. Montaż okablowania na większe odległości, szczególnie na zewnątrz budynku powoduje spore problemy, ponadto należy zastosować specjalny kabel sieciowy odporny na działania różnych warunków atmosferycznych. Dlatego też zaistniała potrzeba budowy sieci bezprzewodowych. Dla łącza bezprzewodowego przy zastosowaniu punktu dostępowego z typową anteną dookólną, i karty Wi-Fi zasięg może teoretycznie sięgać 300 metrów. W przypadku sieci przewodowych praktyczna budowa sieci na deklarowane przez producenta odległości nie nastręcza żadnych problemów. W przypadku sieci WiFi zasięg nominalny jest tylko teoretyczny. W rzeczywistości fale radiowe są tłumione przez wiele przeszkód (nawet powietrze). Zasięg wynosi zwykle połowę tej wartości, a w pomieszczeniach zamkniętych jest to 30–40 metrów (ściany znacznie tłumią sygnał). Przy zastosowaniu jednak specjalnych anten kierunkowych zasięg 300m jest jak najbardziej osiągalny, co więcej jest możliwość łączenia komputerów na znacznie większe odległości.
Główne standardy w sieciach bezprzewodowych:
- 802.11b
Pod koniec 1999 roku został opracowany pierwszy standard dla sieci bezprzewodowych. Był to 802.11b. Standard działa z szybkością 11 Mb/s (w praktyce uzyskuje się transfer 5.5Mb/s). Urządzenia pracujące zgodnie z tym protokołem możemy spotkać nawet dziś. Swą ogromną popularność standard zawdzięcza dużemu zasięgowi – nawet 100m na otwartej przestrzeni, ok. 20-30 metrów w pomieszczeniach oraz zastosowaniu algorytmów do usuwania zakłóceń generowanych przez sygnały zagłuszające oraz unikania kolizji podczas komunikacji wielu radiowych kart sieciowych. Pasmo podzielone jest na 14 niezależnych kanałów o szerokości 22 MHz (w Polsce wykorzystywane jest 13 kanałów).
- 802.11a
Ten standard pracuje z częstotliwością 5GHz i uzyskuje się przepustowość 54Mb/s. Mała popularność urządzeń w tym standardzie spowodowana była bardzo wysokim poborem mocy, co praktycznie uniemożliwiło zastosowanie go w urządzeniach przenośnych.
- 802.11g
Standard powstał w czerwcu 2003 roku. To obecnie najczęściej spotykany standard WiFi. Częstotliwość 2.4GHz, pasmo 54 Mb/s. Nowy standard jest kompatybilny w dół co oznacza, że starsze urządzenia pracujące z technologii 802.11b współpracują z nowym standardem, ale szybkość jaką można uzyskać ograniczona jest do 11Mb/s.
- 802.11n
Najnowszym standardem w sieciach bezprzewodowych jest 802.11n opracowany z 2009 roku. Standard 802.11n wprowadza wiele poprawek znacznie zwiększających niezawodność, zasięg i przepustowość łącza bezprzewodowego. Teoretycznie dostępne są prędkości rzędu 600 Mbit/s, ale w praktyce maksymalna przepustowość to 100-150 Mbit/s przy kanałach 40 MHz. Pozostała część pasma wykorzystywana jest na przesyłanie sum kontrolnych i dodatkowych informacje. Jest to zatem szybkość taka jak w popularnych sieciach FastEthernet 100MBit/s. Aby możliwy był taki transfer w standardzie wprowadzono następujące innowacje:
- MIMO (Multiple Input Multiple Output) – jest to technologia pozwalająca na jednoczesną transmisję kilku strumieni danych poprzez dwie, trzy lub nawet cztery anteny, dzięki wykorzystaniu wielościeżkowości. Można uzyskać znacznie mocniejszy sygnał, który będzie docierał na większe odległości, eliminując martwe punkty. Sygnały radiowe wysyłany przez nadajnik odbijają się od naturalnych przeszkód znajdujących się na drodze między nim a odbiornikiem, docierając do anteny odbiorczej wieloma ścieżkami. Jeśli nawet sygnał z jednej anteny ulegnie znacznemu osłabieniu na sutek martwych punktów, to jest duże prawdopodobieństwo, że z pozostałych anten dotrze bez przeszkód. Wykorzystując to zjawisko możliwe jest zwiększenie szybkości transmisji danych nawet 4-krotnie. Większość kart sieciowych, czy routerów Wireless N ma wyraźnie wydzielone trzy anteny i właśnie po nich najłatwiej rozpoznać sprzęt pracujący w nowym standardzie,
- scalanie kanałów – oznacza to możliwość korzystania dwóch przyległych do siebie kanałów radiowych. Szerokość kanału dla sieci 802.11 a/g wynosi 20MHz. Istnieje możliwość łączenia dwóch kanałów w jeden o szerokości 40MHz. Dla uniknięcia interferencji górna i dolna część pasma nie są wykorzystywane do nadawania sygnału. Połączenie dwóch sąsiadujących kanałów umożliwia dwukrotne zwiększenie przepustowości łącza,
- agregacja ramek – w starszych sieciach 802.11 głównym problemem są opóźnienia występujące przy każdorazowej próbie dostępu do kanału transmisyjnego. Opóźnienia w tej fazie pracy nadajnika radiowego są znaczne. Aby rozwiązać ten problem wprowadzono technologię agregowania ramek. Polega ona na tym, że po uzyskaniu dostępu do kanału nadajnik agreguje ramki, transmitując w ten sposób wiele większe pakiety niż ma to miejsce normalnie. Całość operacji odbywa się na poziomie warstwy fizycznej sieci i adresów MAC. I w ten sposób poprawia wydajność łącza.
Podsumowanie
W dniu dzisiejszym trudno wyobrazić sobie współczesne sieci komputerowe bez łączności bezprzewodowej. Co więcej komunikację bezprzewodową stosuje się w wielu rozwiązaniach nie związanych z komputerami. Karty sieciowe są obecnie standardowym wyposażeniem telefonów komórkowych, drukarek, tabletów a nawet telewizorów LCD (do łączenia z internetem). Podstawowym problemem jest jednak mały zasięg i przepustowość sieci WiFi. Nowe rozwiązania zastosowane w specyfikacji 802.11n na pewno poprawiły zasięg i przepustowość, jednakże pomimo tego zdecydowanie lepsze parametry ma łącze przewodowe (szczególnie w technologii 1GBit/s).
