Wi-Fi slovníček

A

access point (AP)

• přístupový bod
• základní stavební kámen Wi-Fi sítí - Basic Service Set (BSS)
• typické součásti AP
• CPU – procesor
• rádiový chip (vlastní Wi-Fi, mohou být navíc i jiné rádiové technologie - Bluetooth, ZigBee, LoRa ...)
• porty (Ethernet, USB, RS232, případně další rozhraní)
• napájení (PoE a/nebo DC)
• anténa (externí/interní)
• indoor/outdoor provedení
• existují i speciální AP
• mají např. neobvyklá rozhraní (DOCSIS, GPON, Voice passthrough...)
• pro speciální umístění (do zásuvky, místo datové zásuvky, ...)

Obr. Schéma designu access pointu

Airtime Fairness

Zajišťuje, že každý klient má stejný přístup k vysílacímu času, bez ohledu na možnosti klienta (802.11 standard, síla signálu, ...). Frekvenční pásmo, kde probíhá veškerá bezdrátová komunikace, je sdíleno mezi všemi klienty AP a případně i sousedními AP na stejném kanálu. V případě použití funkce Airtime Fairness jsou zvýhodněni klienti s lepšími možnostmi (novější 802.11 standard, vyšší síla signálu, ...), kteří jsou schopni v daném časovém okně přenést více dát. Celkový agregovaný objem dat např. v podnikové síti je pak vyšší.

asociace

• proces připojení klienta k AP definovaný standardem IEEE 802.11
• součástí handshaku je i původní 802.11 autentizace (pozor nejedná se o pokročilou autentizaci viz heslo autentizace)

Obr. Asociace

ATPC (Automatic Transmit Power Control)

Automatické řízení vysílacího výkonu (ATPC) je funkce, kdy se upravuje výstupní výkon vysílače na základě měnící se úrovně signálu v přijímači. ATPC zajišťuje, že vysílač většinu času pracuje s menším než maximálním výkonem (výhody - menší spotřeba, delší životnost součástí zesilovače a hlavně snížené rušení okolních systémů).

autentizace

• k procesu autentizace dochází poté, co je klient asociován k síti viz asociace
• síť může chtít po uživateli, aby potvrdil svou totožnost
• jméno a heslo
• sdílený klíč (PSK pre-shared key)
• soukromý sdílený klíč (PPSK private preshared key)
• autentizační server (RADIUS)

B

Band Steering

Je funkce, která donucuje bezdrátové klienty s podporou obou hlavních Wi-Fi pásem (2,4 a 5 GHz), aby se připojili k pásmu 5GHz, které bývá typicky méně zarušené a umožňuje přenášet data vyšší rychlostí. Tím se pásmo 2,4 GHz uvolňuje pro klienty, kteří mají k dispozici pouze tuto frekvenci.

beacon

• data vysílaná AP (SSID, kanály, rychlosti, zabezpečení)
• slouží k propagaci AP mezi klienty (tzn. vidíme název dostupné Wi-Fi sítě na našem zařízení)

beamforming

Beamforming je technika, kterou AP využívají k zaměření svých rádiových signálů na klienty, se kterými komunikují, aby získali lepší podmínky přenosu. Celková vyzářená energie je směrována konkrétním směrem, podobně jako při použití směrové antény. Celý proces je však dynamický, pro každého klienta se vyzařovací charakteristika optimalizuje.

Rozlišujeme 2 typy beamformingu:

• on-chip - TxBF - využívá fázového posunu na MIMO
• anténní - využívá adaptivní multisegmentové antény řízené samostatným čipem

bridge

• síťové zařízení, které propojuje dva různé typy sítě v rámci jedné sítě na 2. vrstvě OSI modelu
• AP v podnikové síti je typicky v bridge módu a propojuje drátovou a bezdrátovou síť

BSS - Basic Service Set

• dle standardu IEEE 802.11 se jedná o jeden redistribuční bod, typicky AP, spolu s jednou nebo více klientskými stanicemi - v infrastrukturním módu (klientské stanice se připojují k AP)
• AP mohou tvořit BSS v rámci mesh propojení
• klientské stanice (STA) mohou tvořit BSS v rámci ad hoc módu (mezi sebou, bez AP)

BSSID - Basic Service Set Identifier

• MAC adresa bezdrátového rozhraní AP

C

captive portal

• proces redirektu asociovaných klientů na webovou stránku, kde musí splnit definovanou akci (kliknout, zadat, shlédnout atd.), aby byli autorizováni k přístupu do sítě a na internet
• např. Maxifi

Coordinated Beamforming (Co-BF)

• koordinace mezi AP - sdílení informací a společný beamforming
• Joint Transmission (JT) - více AP současně vysílá data pro jednoho klienta, což vede k silnějšímu a spolehlivějšímu signálu
• Interference Nulling - AP mohou aktivně formovat "nulové body" ve svém vyzařovacím diagramu ve směrech, kde se nacházejí sousední AP nebo zařízení, která by mohla být rušena

Coordinated Spatial Reuse (Co-SR)

• více přístupových bodů si vzájemně si vyměňuje informace a koordinuje své vysílání
• může probíhat přímo mezi AP nebo prostřednictvím kontroléru
• inteligentní plánování vysílání (výběr vhodných párů AP-klient), přesná kontrola vysílacího výkonu a přenosové rychlosti

CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance

• přístupová metoda
• řídí přístup stanic k fyzickému médiu (rádiový signál o určité frekvenci u bezdrátové sítě)
• více stanic sdílí stejné médium
• stanice před vysíláním čeká náhodnou dobu
• doba čekání se prodlužuje, pokud nedojde k potvrzení přijetí druhou stranou

D

Distributed Resource Units (dRU)

• namísto souvislých bloků umožňují dRU rozdělit jeden datový přenos (jednu RU) na více nesouvislých frekvenčních segmentů, které jsou rozprostřeny po celém kanálu

diverzita – anténní diverzita

• podle kvality signálu se vybere vhodná anténa pro příjem
• používá se pro zlepšení přenosu v systémech SISO 

DSO (Dynamic Sub-channel Operation)

• umožňuje přístupovému bodu (AP) dynamicky přidělovat podkanály (sub-kanály) připojeným zařízením na základě jejich požadavků a schopností, a to na bázi každého přenosového okna (TXOP)

Obr. Anténní diverzita

DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum

•  technika modulace, kdy je 1 bit nahrazen sekvencí rozprostřenou do širšího frekvenčního spektra – vyšší odolnost proti rušení = spolehlivost přenosu

Dual-band

• zařízení (např. AP) pracující v obou Wi-Fi pásmech 2,4 i 5 GHz

E

EDCA (Enhanced Distributed Channel Access)

• umožňuje zařízením prioritizovat různé typy síťového provozu
• data jsou klasifikována do čtyř přístupových kategorií od nejvyšší po nejnižší prioritu - hlas, video, data, ostatní

ESS - Extended Service Set

• soustava dvou nebo více AP (BSS) v kooperativním módu
• stejné SSID, roaming, na stejném subnetu nebo VLAN

ESSID nebo SSID - Extended Service Set Identifier

• jméno bezdrátové sítě
• vysíláno v beaconech nebo potlačeno

G

guest network – síť pro hosty - hotspot

• typicky oddělená síť (SSID) určená pro hosty
• snadný onboarding
• omezený přístup

H

HIP EDCA (High Priority EDCA)

• vylepšení QoS mechanismu pro dosažení velmi nízké latence

CH

channel - kanál

• definovaná cesta pro bezdrátový přenos
• různé středové frekvence
• různá šířka kanálu v MHz - 20, 40, 80, 160, 320
• 2 hlavní pásma (frekvence)
• 2,4 a 5 GHz
• 13 resp. 51 kanálů
• další pásma
• sub 1 GHz, 6 GHz, 60 GHz

Obr. Kanál

channel bonding - sdružování kanálů

• běžně používaná technika v rámci Wi-Fi sítí
• kombinuje dva nebo více sousedních kanálů do jednoho s větší kapacitou

I

• řešení problému vzájemného rušení mezi různými bezdrátovými komunikačními technologiemi, které fungují současně uvnitř jednoho zařízení

• požadavek pro veřejné sítě, aby klienti nemohli komunikovat napřímo z bezpečnostních důvodů

L

LBS – location based services

• služba lokalizace osob nebo předmětů za pomoci bezdrátové technologie
• Wi-Fi based – trigonometrie ze síly signálu a zpoždění (přesnost 8-10 metrů max.)
• BLE based – proximita vysílače nebo smart BLE (Mist)

M

mesh

• v rámci Wi-Fi je mesh propojení bezdrátové propojení sousedních AP
• používá se tam, kde není možné nebo ekonomické připojit AP k drátové infrastruktuře

 

MIMO

• multiple input/multiple output
• systém, který používá více transceiverů (rádiových vstupů a výstupů) a antén pro zvýšení efektivity přenosu (spolehlivost, propustnost, překonání překážek)
• příklady 2x2:2, 4x4:4, 8x8:8

SISO vs. MIMO

 

MLO (Multi-Link Operation)

• vícekanálový provoz - možnost současně přenášet a přijímat data přes více frekvenčních pásem a kanálů najednou
• typy MLO režimů:

1. STR (Simultaneous Transmit and Receive) Mode - zařízení může současně vysílat a přijímat data na více kanálech napříč různými pásmy nezávisle na sobě, vyžaduje více rádiových modulů v zařízení
2. NSTR (Non-Simultaneous Transceiver) Mode - zařízení může používat více spojení, ale nemůže současně vysílat a přijímat data přes všechna tato spojení, může však rychle přepínat mezi nimi, což stále zlepšuje latenci a spolehlivost
3. Enhanced Multi-Link Single Radio (MLSR) Modes - dynamické přepínání mezi frekvencemi, i když zařízení používá pouze jedno rádio

 modulace

• digitální data (jedničky a nuly) se kódují do analogového nosného signálu
• používají se různé techniky, které mění amplitudu, fázi nebo frekvenci nosné vlny na diskrétní úrovně, reprezentující bity dat
• příklady modulací - BPSK, QPSK, QAM

MU-MIMO

• multiple user MIMO
• MIMO systém, který umí komunikovat s více klientskými stanicemi paralelně v jeden okamžik
• rozlišuje se DL a UL pro download a upload - směr provozu

 

MIMO vs. MU-MIMO

N

NPCA (Non-Primary Channel Access)

• umožňuje zařízením přistupovat k sekundárním (ne-primárním) kanálům v případě, že je primární kanál obsazen
  
  

 

O

OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access

• více klientů využívá společně kanál
• rozložení pomocí Resource Units
• až 74 klientů naráz (pro 160 MHz kanál)

Q

QAM - Quadrature amplitude modulation

• digitální modulační metoda
• amplitudová modulace
• kombinace úhlu a fáze tvoří datovou sekvenci
• čím vyšší QAM, tím rychlejší přenos dat, ale zároveň vyšší citlivost na rušení a vzdálenost

R

roaming

• proces přepojení klienta mezi dvěma AP
• ideální je co nejkratší – pro zachování kvality služby
• možnost ovlivnit – kvalita signálu, změny rychlosti, na úrovni kontroléru
• oproti původnímu IEEE 802.11 velmi zlepšeno pomocí IEEE 802.11r (fast roaming), IEEE 802.11k (radio resource management), IEEE 802.11v (wireless network management)

 

rogue AP

• AP instalované bez dovolení na drátovou síť
• záměr penetrovat síť  nebo jen spustit bezdrátovou síť bez svolení IT

S

security - bezpečnost

• protokoly – WEP, WPA, WPA2, WPA3
• TKIP - Temporal Key Integrity Protocol
• AES - Advanced Encryption Standard – bloková šifra
• 802.1x (EAP a autentizační server)

 

šířka pásma – bandwidth (přenosová rychlost, ale pozor občas může jít i o šířku kanálu)

• objem dat přenesených za časovou jednotku
• typicky bit za sekundu
• příklady 10Mbps, 20Gb/s

 

SISO

• single input / single output
• základní Wi-Fi systém, který používá transceiver s jedním rádiovým vstupem a jedním rádiovým výstupem a typicky jednou anténou 

 

Software-defined radio (SDR) - softwarově definované rádio

• SDR je rádiový systém, v němž se zpracování signálu realizuje softwarovými prostředky
• toto pojetí nabízí mnohem větší flexibilitu - pouhou změnou v softwaru lze měnit zásadní rádiové vlastnosti, které byly dříve napevno dány hardwarem
• uplatnění ve Wi-Fi - změny v nastavení MIMO, kmitočtových pásem, standardů a protokolů se dají realizovat změnou konfigurace nebo softwaru, bez nutnosti výměny hardwaru