Mobilitatea în WLAN

1. ARHITECTURA REȚELELOR WLAN

Elementul de bază într-o rețea wireless este celula wireless (termenul original conform standardului este Basic Service Set — BSS). O celulă wireless este formată din mai multe stații mobile (MS) situate într-o zonă geografică destul de restrânsa pentru ca semnalul emis de fiecare stație să fie recepționat de toate stațiile din celulă.

Fiecare celulă are asociat un identificator de 48 de biți, unic, numit Basic Service Set ID BSSID. Acest identificator este înscris în fiecare pachet de date vehiculat în rețea, astfel încat pentru orice pachet de date recepționat prin antenă se poate determina celula wireless căreia îi aparține. Mai multe celule wireless pot coexista în aceeași zonă, traficul din cadrul fiecarei celule putând fi distins pe baza BSSID-ului de traficul celorlalte celule.

Fiecare stație aparține (este asociată) la un anumit moment cel mult unei celule. Asocierile sunt dinamice, o statie poate să intre sau să iasă oricând dintr-o celulă. Fiecare staţie se identifică printr-o adresă unică de 48 de biți, numită în mod curent adresa MAC a staţiei.

Accesul la mediu este controlat în principal prin metode bazate pe urmărirea traficului pe mediu, și, într-o anumită măsura, metode de rezervare în prealabil a accesului la mediu.

Prezenţa unei celule wireless organizate într-o anumită zonă este man¬ifestata prin emiterea periodică de catre una dintre staţii a unui pachet special, numit beacon. Pe langă BSSID-ul celulei, pachetele beacon mai conţin un șir de caractere numit SSID sau uneori numele reţelei. Acest șir este fixat de administratorul reţelei și servește la identificarea reţelei pentru utilizatorii umani.

O staţie poate obţine lista celulelor active în zona sa ascultând pa¬chetele beacon. Lista afișată utilizatorului va conţine SSID-urile reţelelor.

Exista doua moduri de lucru în care poate funcţiona o reţea 802.11:

• reţea formată dintr-o singură celula independentă, neconectată prin mi¬jloace IEEE 802 de alte echipamente. În terminologia standardului, o astfel de celulă se numește Independent BSS — IBSS; în mod curent reţeaua astfel formată se numeste ad-hoc.

• reţea formată din una sau mai multe celule, operând împreună și posibil conectate la o infrastructură IEEE 802 (de exemplu la o rețea Ethernet — 802.3). Un astfel de mod de lucru se numește mod infrastructură sau managed.

În mod infrastructură, în cadrul fiecărei celule există o staţie care are rolul legării celulei la infrastructură (altfel spus, la restul reţelei IEEE 802.11). O astfel de staţie poartă denumirea de Access Point — AP. Un AP este o staţie, și ca atare are o adresă MAC. Într-o celulă a unei rețele de tip infrastructură, o staţie ce intră sau iese dintr-o celulă trebuie să anunţe AP-ul responsabil de celula respectivă. AP-ul este responsabil de generarea pachetelor beacon și BSSID-ul celulei este adresa MAC a AP-ului.

AP-urile unei aceleiași reţele 802.11 trebuie sa fie interconectate, formând așa-numitul Distribution System (DS). DS-ul poate fi conectat la alte reţele din familia IEEE 802 prin intermediul unor dispozitive numite gateway. Celulele din aceeași reţea vor avea același SSID.

Standardul original nu prevede nimic în legatură cu modul de conectare a AP-urilor și deci de realizare a DS-ului. Ca urmare, fiecare fabricant de AP-uri și-a construit propriul protocol de comunicare inter-AP. Ulterior IEEE a emis un standard, [IEEE 802.11F, 2003], care fixează un protocol de comuni¬care între AP-uri.

Marea majoritate a birourilor mici intră în categoria BSS. În cazul unui birou mai mare un singur punct de acces nu oferă acoperire suficientă. Este necesară o reţea în care mai multe puncte de acces sunt conectate la o porţiune bazată pe fire a reţelei, care operează pe baza aceluiaşi router. O astfel de reţea e numită Extended Service Set (ESS). Reprezintă un set format din unul sau mai multe BSS-uri interconectate și reţele locale integrate ( LAN-uri ). Un ESS poate fi considerat ca fiind aria de acoperire furnizată de o colecţie de AP-uri toate interconectate de sistemul de distribuţie. Poate fi format din una sau mai multe subreţele bazate pe IP.

Fig.1 Exemplu de ESS.

Exită mai multe aspecte care trebuie avute în vedere când se realizează un ESS. Primul are în vedere suprapunerea zonelor de servicii şi interferenţa canalului. Pentru a evita interferenţa între punctele de acces multiple, canalele trebuie sa fie asignate punctelor de acces în aşa fel încât canalele suprapuse nu sunt utilizate de punctele de acces cu zone de serviciu suprapuse. O dată ce distribuţia canalelor a fost făcută cu succes trebuie avută în vedere relaţia spaţială a punctelor de acces pentru a evita interferenţa între punctele de acces.

Într-o topologie ESS, BSS-urile se diferenţiază unul de celalălt prin BSSID, care reprezintă de fapt adresa MAC a access pointului cu rol de BSS. Aria de acoperire se numeşte extended service area (ESA). După cum se observă și în Fig.1, Sistemul de distribuţie uzual permite ca mai multe access point-uri dintr-un ESS sa apară ca un singur BSS. Un ESS de obicei include un SSID comun, ca să permită utilizatorului să se mute în mod transparent de la un access point la altul. Un ESS ar trebui să aibă 10-15% suprapunere între celulele (aria de acoperire a unui canal). În acest mod şi prin utilizarea canalelor non-overlapping (care nu se suprapun), se crează capabilităţi de roaming.

2. DEFINIREA ȘI CLASIFICARE MOBILITĂȚII ÎN WLAN.

Un aspect important a rețelelor fără fir reprezintă mobilitatea utilizatorilor, principiu ce a stat la baza dezvoltarii sistemelor wireless. Fie că vorbim de protocoale 802.11 care permit stației mobile să se delaseze intre mai multe celule BSS, să se reasocieze la alt AP din cadrul unui ESS, sau de protocoale care să permită terminalului wireless mobil un consum cat mai redus a energiei, pentru a spori durata de funcționare, acestea dau un avantaj față de sistemele tradiționale prin fir.

În organizațiile largi, mai multe celule sunt conectate între ele, printr-o reţea de distribuţie, realizată de obicei prin cablu, formând un ESS sau un domeniu. În acest domeniu un calculator mobil (un client) se poate deplasa de la o celulă la alta fără a pierde conexiunea cu reţeaua, aceasta fiind semnificaţia termenului de roaming.