!!!! BACHELOROPPGAVE:!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! AC! FORFATTERE:!! Tonje!Brubak! Per!Kristian!Svevad!!!! Dato:!! !!

Transkript

1 BACHELOROPPGAVE: AC FORFATTERE: TonjeBrubak PerKristianSvevad Dato:

2 SAMMENDRAG Tittel: ac Dato: Deltaker(e)/ TonjeBrubak PerKristianSvevad Veileder(e): FrodeHaug Evt. ITQtjenestenvedHøgskoleniGjøvik oppdragsgiver: Stikkord/nøkk Trådløstnettverk,Internett,WiQFi,802.11ac,IEEE elord (3Q5stk) Antallsider/ord:100/24669 Antallvedlegg:13 Publiseringsavtaleinngått:Ja Kortbeskrivelseavbacheloroppgaven: DennebacheloroppgavenharsomformålåanbefaleforITQtjenestenvedHiGkonkretetiltak foråutbedrehøgskolensnettmedhensyntilbrukerneskrav. Detblegjennomførtenspørreundersøkelsesomviseratbrukerneavdettrådløsenettetpå høgskolen ikke anser nettet som tilferdsstillende. Derfor vurderes det om ITQtjenesten vil væretjentmedåinnføreenstandardsomerunderutviklingpr.dagsdato;802.11ac ac er den nyeste av IEEEs trådløse nettverksstandard som høyst sansynlig vil være industristandard i Den har fokus på bedre dekning, økt kapasitet og tilbyr en formidabel hastighet. I denne rapporten vil ac bli beskrevet i detalj med et litteraturstudium, og den nye standarden blir testet opp mot HiGs eksisterende trådløse nettverksstandard. Både litteraturstudiet og gjennomførte tester viser at de standardene som opererer på 5GHzQbåndeterbetydeligstødigereograskereenn802.11gsombenytter2,4GHzQbåndet. Anbefalingen til ITQtjenesten er derfor å gå bort i fra g, men å avvente implementeringen av ac til markedet er klart for det. Inntil da sees det på som en nødvendighetåimplementere802.11n.

3 ABSTRACT Title: ac Date: Participants/ TonjeBrubak PerKristianSvevad Supervisor(s) FrodeHaug Employer: TheITQdepartmentatGjøvikUniversityCollege Keywords WirelessNetwork,Internet,WiQFi,802.11ac,IEEE (3Q5) Numberofpages/words:100/24669 Numberofappendix:13 Availability:Open Shortdescriptionofthebachelorthesis: This bachelor thesis aims to recommend the ITQdepartment at GUC specific measures to improvethecollegenetworkinordertomeettheusersexpectations. A survey was taken which shows that users of the wireless network at the college do not considerthenetworkasgoodenough.thusthisthesishasconsideredwhetherornottheitq department will benefit from implementing a new wireless standard still under development;802.11ac acisthelatestIEEEwirelessnetworkingstandard,whichinalllikelihoodwillbethe industry standard by In this thesis ac will be described in detail with a literaturestudy,andpracticaltestswerecarriedouttotest802.11acagainstthestandard usedingucsexistingwirelessnetwork. The literature study and conducted tests shows that the standards which operate in the 5GHzband,areconsiderablymorestableandfasterthan802.11g.Therecommendationfor theitqdepartmentistodrop802.11g,buttoawaittheimplementationof802.11acuntilthe marketisreadyforit.beforethat,itisseenasanecessitytoimplement802.11n.

4 Forord TonjeBrubakPerKristianSvevad IV

5 Innholdsfortegnelse Forord...IV Innholdsfortegnelse...V Figurliste...XI Tabelliste...XII 1.1.Kapittelforklaring Omoppgaven Fagområde Avgrensning Bakgrunn Oppgavebeskrivelse Målgruppe Prosjektmål Effektmål Resultatmål Prosjektgruppensfagligebakgrunn Rammer Ansvarsforholdogroller Formateringavrapporten Referanser Fonter Kapitler Historie Begynnelsen Mobil Internett WiQFi IEEE IEEE IEEE IEEE802.11a IEEE802.11b IEEE802.11g...12 TonjeBrubakPerKristianSvevad V

6 2.2.6.IEEE802.11n IEEE802.11ac Oppsummering Forstyrrelser Interferens Blokkeringer Absorbering Refleksjon Refraksjon Diffusjon Diffraksjon Redegjørelse Kompatibilitet Modulasjonsteknikker Generelt PSK(PhaseQShiftKeying) BPSK QPSK CCK(ComplimentaryCodeKeying) OFDM(OrthogonalFrequencyQDivisionMultiplexing) QAM(QuadratureAmplitudeModulation) FlerstømsQogflerbrukerteknikker MIMO(MultipleQInputMultipleQOutput) MUQMIMO(MultiQUserMIMO) Redusereaksesstid Frameaggregation AQMSDU AQMPDU VHTTXOP Utvidetlastbalansering Samhandling Kanaler Kanaloverlapping Fordeler TonjeBrubakPerKristianSvevad VI

7 3.5.4.Potensiale Båndogfrekvenser Rekkevidde ,4GHzQbåndet Interferens GHzQbåndet Interferens Størredatamengde Ipraksis Infrastruktur Hastighet Switcher Kontrollere Lansering Wave Wave Andresentraleteknologier CiscoCleanAir[28] HvaCleanAirgjør Ibruk Brukerundersøkelse Undersøkelsen Spørsmålene Analyseringavresultater Tilgang Forbedring Mistetilgang Bruk Øvrigekommentarer Konklusjon Svarmedavhengigheter Dekninguteoginne Utstyr Tilgang Hastighet...44 TonjeBrubakPerKristianSvevad VII

8 Mistetilgang Vurdering Godhastighet Hvorforteste? Tillegg Utføringavtester Brukaveksterneressurser FagskolenInnlandet Slutning Testmiljøet Utstyr Programvare Rommet Ytelsestest Kompatibilitet Maksytelse Oppsett Trekant Diagonalt Testresultater g,throughput Trekantutenstøy Trekantmedstøy Trekantmedhindring Diagonaltutenstøy Diagonaltmedstøy g,responstid n,throughput Utenstøy Medstøy Medhindring Diagonaltutenstøy Diagonaltmedstøy n,responstid ac,throughput...58 TonjeBrubakPerKristianSvevad VIII

9 Trekantutenstøy Trekantmedstøy Trekantmedhindring Diagonaltutenstøy Diagonaltmedstøy ac,responstid Vurderinger Throughput Responstid Situasjon Dekning Utstyr Switcher Kabling n Begrunnelse Bakgrunn CiscoSystems OmCiscoSystems Hvem acfremtid Tekniskevurderinger Spørsmålogsvar Anbefaling ArubaNetworks Bakgrunnforbesøket OmArubaNetworks Hvem acfremtid Tekniskevurderinger Spørsmålogsvar Anbefaling AnbefalingtilITQtjenesten Tekniskevurderinger Ytelseitestoppsett...77 TonjeBrubakPerKristianSvevad IX

10 8.1.3.Økonomisk Tidsaspektet Nytteverdi Andreoppdagelser Konkretanbefaling Konklusjon Kritikkavoppgaven Viderearbeid Evalueringavarbeid Organisering Fordelingavarbeidet Prosjektsomarbeidsform Subjektivopplevelseavbacheloroppgaven...84 Referanseliste...85 Vedleggogvedleggsforklaringer...87 TonjeBrubakPerKristianSvevad X

11 Figurliste Figur1:802.11bQkanaler...12 Figur2:UlikeQAMQmoduleringer[11]...21 Figur3:MUQMIMO,3klienter[11]...23 Figur4:MUQMIMOBeamforming[10]...24 Figur5:Kanalfordelingogstandardkanalvalg...26 Figur6:Kanalvalg802.11ac[10]...27 Figur7:Spektrumanalyseved2,4GHz...30 Figur8:Nærbildeavbelastningeni2,4GHzQbåndet...31 Figur9:Spektrumanalyseved5QGHzQbåndet...32 Figur10:Nettverkmedflaskehalser...33 Figur11:Nettverkutenflaskehals...33 Figur12:TilgangtilInternett...40 Figur13:Dekning...40 Figur14:MisteInternettilgang...41 Figur15:Bruksmønster...42 Figur16:Brukavenheter...42 Figur17:Logiskstruktur...48 Figur18:trekantoppsett...51 Figur19:Trekantoppsettmedhindring...51 Figur20:Diagonaltoppsett...52 Figur21:802.11gutenstøy...53 Figur22:802.11gmedstøy...53 Figur23:802.11gmedhindring...54 Figur24:802.11g,diagonaltutenstøy...54 Figur25:802.11g,diagonaltmedstøy...55 Figur26:802.11nutenstøy...56 Figur27:802.11nmedstøy...56 Figur28:802.11nmedhindring...57 Figur29:802.11acutenstøy...58 Figur30:802.11acmedstøy...58 Figur31:802.11acmedhindringer...59 Figur32:DekningAKQbygg,1.og2.etg...64 TonjeBrubakPerKristianSvevad XI

12 Tabelliste Tabell1:Spesifikasjonerforstandardene...15 Tabell2:Maksthroughput...50 Tabell3:802.11gresponstid...55 Tabell4:802.11nresponstid...57 Tabell5:802.11ac,responstid...59 Tabell6:Hastigheter...60 Tabell7:Diagonaltresultater...61 Tabell8:Responstiderogstabilitet...62 TonjeBrubakPerKristianSvevad XII

13 Kapittel(1 QInnledning DETTE KAPITTELET TAR FOR SEG DE RAMMER OG MÅL SOM ER SATT FOR OPPGAVEN, SAMT INFORMASJON OM HVORDAN RAPPORTEN ER BYGGET OPP. DET ER I TILLEGG EN FORKLARINGPÅHVAHVERTKAPITTELINNEHOLDER.

14 Kapittel1QInnledning 1.1. Kapittelforklaring Kapittel(2( Kapittel2omhandlergrunnleggendeteorioghistorikksomerbetydningsfulltfor utviklingenavtrådløsenettverk.utviklingenharnåkommettil802.11ac,somer dennyestestandardenfraieeeqarbeidsgruppen. Kapittel(3( HerfinnesetlitteraturstudiumavIEEE802.11ac.Litteraturstudieteretterspurt av prosjektets oppdragsgiver, og skal være en samling av teori rundt de teknologiersomerviktigforforståelsenav802.11ac.kapittelettarogsåforseg hva man må tenke på ved en eventuell implementasjon av standarden, og hvordaninfrastrukturenpåvirkes. Kapittel(4( Dette kapittelet inneholder et utvalg av resultatene fra en spørreundersøkelse utførtblantansatteogstudentervedhøgskolenigjøvik.spørreundersøkelsens fokusvaråfåinnblikkiforventningertilhigstrådløsenettverk.disseresultatene eranalysertslikatanbefalingentiloppdragsgivergjenspeilerbrukernesønsker. Kapittel(5( For å se om ac presterte på et høyere nivå enn dagens ferdigutviklede standarder, ble det utført ytelsestester. Hvordan disse ble utført, og hva resultateneførtefremtilkanlesesidettekapittelet. Kapittel(6( For å få et reelt innblikk i hvilken betydning en eventuell implementering av ac vil ha for det trådløse nettverket på Høgskolen i Gjøvik trengs en innføring og vurdering av dagens situasjon. Dette kapittelet tar derfor for seg dette. Kapittel(7( Det ble utført møter med to store nettverksleverandører, Aruba Networks og CiscoSystems.Kapittel7inneholdertekniskereferaterfradissemøtene. Kapittel(8( Dette kapittelet inneholder anbefalingen som arbeidsgiver skal bruke til videre arbeid med ac. Anbefalingen inkluderer tekniske, økonomiske og tidsmessigevurderinger. Kapittel(9( Dennedelenavrapporteninneholderoppsummeringavgjennomførtprosjektog kritikk av oppgaven. Kapittelet består derfor både av resultatet av prosjektarbeidet i form av en konklusjon, og den subjektive opplevelsen av bachelorprosjektet. TonjeBrubakPerKristianSvevad 2

15 Kapittel1QInnledning Referanseliste( Listemeddereferansersomerbenyttetsomkildematerialefordennerapporten. Vedlegg(og(vedleggsforklaringer( Inneholderallerelevantevedleggtildennerapporten,deriblantordliste,somkan brukessomoppslagsverkforvanskeligeordoguttrykk Om oppgaven Fagområde Behovetforkommunikasjonerstørreennnoengang,ogtrådløskommunikasjon er en veldig viktig del av dette. På grunn av det økende behovet blir kravet til dekning og kapasitet stadig høyere, og brukere forventer god trådløs dekning uansett hvor de er. De fleste har trådløst nett hjemme, og man forventer god mobildekningute,samttrådløsdekningioffentligebygg. Studenter og ansatte ved Høgskolen i Gjøvik stiller selvsagt også krav til det trådløsenettet.detforventesåhagodtrådløsdekningpåbærbaredatamaskiner, mobiltelefoner, samt andre enheter, uansett hvor på skolen man befinner seg. Detteførertilenurealistiskhøyforventningtilbådetilkapasitetenogdekningen pådettrådløsenettet.påbakgrunnavtidligeretesterharhøgskolenigjøvikgod dekningfortrådløstnettverkideflesteområderiallebygninger,allikevelstiller studenterogansattehøyerekravtilbedredekning.derforerdetnødvendigåse påeventueltnyeløsningerforågjøredekningenogkapasitetentilfredsstillende forbrukerne Avgrensning Detertidligeregjortgrundigemålingeravdetrådløsestandardenesomfinnesi dag,ogdeterpr.idagenstorovervektav802.11gqklientervedhøgskolen[30]. Våre undersøkelser vil derfor basere seg på sammenligning med denne standarden. Skolen har tidligere valgt å ikke implementere n, så det skal ikkeutførestesterpådennestandarden. Det er uvisst når produkter for bedriftsmarkedet med acQstøtte blir lansert,ogoppgavenvilblibegrensetavdette.ifølgeplanenvilikke802.11acbli ratifisertførifjerdekvartali2013,ogdavildetmestsannsynligikkeblilansert enterprisequtstyrførprosjekteterferdig.detkanikketashensyntilutstyrsom blirlansertetter1.mai.deulikeleverandørenekontaktesforåfåoversiktover lanseringsdatoer, spesifikasjoner og annen relevant informasjon om kommende produkter. På grunn av overstående grunner vil det ikke bli mulig å teste ac i produksjon. Oppgaven vil begrenses til tester i avgrensede testmiljøer hvor forholdeneerkontrollert. TonjeBrubakPerKristianSvevad 3

16 Kapittel1QInnledning Bakgrunn ITQtjenesten ved Høgskolen i Gjøvik ønsker å finne ut mer om den kommende trådløse standarden ac, og hvordan denne eventuelt kan forbedre det trådløse nettverket ved Høgskolen i Gjøvik. Basert på tilbakemeldinger og tidligere studier er det et faktum at det finnes områder med svak eller ingen trådløs dekning. Under bacheloroppgaven «Trådløst lokalnettverk på HiG» fra 2011 ble det gjort en grundig undersøkelse av styrker og svakheter i gQ standarden, samt hvordan dette påvirket skolens implementasjon, som bruker a/g. I løpet av 2013 vil ac bli sertifisert og ratifisert[10] og denne skal være bedre på flere områder, blant annet benyttes 5 GHzQfrekvensbåndet i stedetfor2,4ghz Oppgavebeskrivelse Prosjektetskaldekkefølgendepunkter: 1. Et litteraturstudium av acQstandarden, som dekker funksjonalitet, fordelerogutfordringerknyttettilden. 2. Kontakte Cisco, og finne ut hvilket utstyr som kommer på markedet når ac er ratifisert, og hva dette innebærer for ITQtjenesten,spesielt medtankepåkompatibilitetmedeksisterendeinfrastruktur. 3. Gjøre en undersøkelse blant andre store nettverksleverandører (Aruba, Ubiquiti)hvadeplanleggerpåutstyrsfronten. 4. Hvilkekravsetterdenøktekapasitetentiløvriginfrastruktur? 5. Er nettverksutstyr som har kommet i consumerqmarkedet kompatibelt medhverandre?vilutstyrsomerlansertnå(bærbaredatamaskinermed integrerte nettverkskort eksempelvis), fungere når standarden er ratifisert? 6. HvordanskalITQtjenestenforholdesegtil802.11acQstandarden?Hvordan vil kvaliteten på det trådløse nettverket på HiG endres ved en eventuell implementasjon? Dette sett med utgangspunkt i tidligere bacheloroppgave; «Trådløst lokalnettverk på HiG» fra 2011, brukerundersøkelserogtekniskefunn. 7. Detskalutføresfleretesterpå802.11ac.Deviktigsteer: a. Interferensproblematikk b. Throughputiulikesituasjoner c. Signalpenetrering 8. Finnerekkevidde/dekningutifraspesifikasjoner. 9. Hvordanvilsignalenepåvirkesavhøyaksesspunkttetthet? 1.3. Målgruppe Målgruppen for denne prosjektrapporten er hovedsakelig ansatte hos ITQ tjenestenvedhøgskolenigjøvik.oppgavensinnholderogsårelevantforandre bedrifteroginstitusjonersomharellerskalsetteoppettrådløstnettverk.deter også tenkt at rapporten skal gi medstudenter med samme kunnskapsbakgrunn fagligutbytte. TonjeBrubakPerKristianSvevad 4

17 Kapittel1QInnledning 1.4. Prosjektmål Effektmål FormålettildetteprosjekteteratITQtjenestenvedHøgskoleniGjøvikkanavgjøre om de bør implementere ac i sitt trådløse nettverk. Det skal med god forutsigbarhet forutsies om dekningen og kapasiteten kan bedres i dagens problemområder.itqtjenestenskalogsåbrukeresultateneavprosjektettilåøke egenkunnskapomstandarden,sådesparerressurserpåegenopplæring. Prosjektetsresultatskalværeentekniskvurderingav802.11ac,underbyggetav målingerogpraktisketester.vurderingenavstandardenskalsammenlignesmed høgskolensimplementertestandard,802.11g,slikatitqtjenestenharetgrundig beslutningsgrunnlag. Basert på hva slags utstyr som blir lansert i løpet av prosjektets livsløp skal det foreligge en anbefaling til ITQtjenesten om skolen er tjentmedåinvestereidette Resultatmål Utbyttetavdenneoppgavenskalførstogfremstværemertilegnetkunnskapom nettverk, og da spesielt trådløst nettverk. Det vil også være et stort læringsutbytteinnenoppsettoganalyseavtesterogprosedyrer.foroppsettav testenevildetværemyeålæreforåfåtilstatistisksignifikanteresultater.innen analyseringvildetværenyttigkunnskapomvurderingavsignaleringsoppførsel, dekningogstatistiskedata. Prosjektet vil også medføre tilegning av nyttig erfaring innen prosjektq og gruppearbeid.detteomfatterviktigeområdersomsamarbeidograpportskriving påetakademisknivå Prosjektgruppens faglige bakgrunn Prosjektgruppenbeståravtomedlemmer;TonjeBrubakogPerKristianSvevad som begge går sjette semester på dataingeniør ved Høgskolen i Gjøvik. Utover obligatoriske emner har Per Kristian gjennomført relevante valgemner som deriblant inkluderer systemadministrasjon og nettverksadministrasjon. Utover den kunnskapen som er tilegnet under utdanningsløpet har ingen av gruppemedlemmeneutvideterfaringomtrådløsteknologi. Gruppenmåderforsetteseginninødvendiginformasjonsomertilgjengeligfor gjennomføringavdetteprosjektet Rammer Gruppenforpliktersegtilåforholdesegtilderammersomergittavskolenmed tanke på tidsfrister og lignende. Blant annet betyr dette innlevering av tre statusrapporter,samtleveringavprosjektrapporten15.mai.testererbegrenset TonjeBrubakPerKristianSvevad 5

18 Kapittel1QInnledning tilutstyretsomharkommetpåmarkedet.arbeidetvilforegåbådehjemmeogpå skolen,individueltogvedsamarbeid Ansvarsforhold og roller Prosjektleder er Tonje Brubak. Prosjektlederstillingen vil ikke være avgjørende forvalgsomtasnårgruppensmedlemmereruenig.hervilenmerdemokratisk konfliktløsningsmetodebenyttes.detviliallerhøyestegradværemestlønnsomt med en god diskusjon før gruppen tyr til denne metoden. De fleste problemstillinger bør løses med normal gruppejustis. Om minimum et av medlemmene anser en uenighet som en mer betydningsfull sak vil veileder bli kontaktet. Hvertgruppemedlemharfølgendeansvar: 1. Møtetiloppsattarbeidstid,ogjobbejevntmedoppgaven. 2. Melde fra i god tid om forfall fra noen av de avtalte tidsfristene eller møtene. 3. Setteseginninødvendiglitteraturforågjennomføreoppgaven. Gruppenharfellesansvarfor: 1. Attidsfristerbliroverholdt. 2. Å holde loggen oppdatert, og at denne gås gjennom ved neste daglige møte. Prosjektlederenharetoverordnetansvarforathvertgruppemedlem,oggruppen somenhelhetoverholderpunkteneovenfor Formatering av rapporten Referanser Referanser er oppgitt med hakparanteser og et nummer som henviser til referanselisten. Dersom referansen er gitt foran et punktum, eller midt i en setning, refererer denne til den spesifikke opplysningen. Når referansen er satt bakpunktum,påsluttenavetavsnitt,gjelderdenneforheleavsnittet Fonter Rapporten er skrevet i Cambria med skriftstørrelse 12. I overskrifter er Arial benyttetmedskriftstørrelse14,12og Kapitler Alle kapitler har en egen kapittelside med en innledning til kapittelet. Alle overskrifter i et kapittel begynner med kapittelnummeret, og er fortløpende nummerert TonjeBrubakPerKristianSvevad 6

19 Kapittel(2 QTeoretiskfordypning FOR Å FÅ EN GRUNDIG FORSTÅELSE AV802.11AC OG TRÅDLØS TEKNOLOGI GENERELT ERDETVIKTIGÅSEPÅHISTORIENOGTEORETISKEBEGREPERFORTRÅDLØSENETTVERK. DETTE KAPITTELET VIL BEGYNNE MED HISTORIE, FOR SÅ Å GÅ INN PÅ DE RELEVANTE

20 Kapittel2QTeoretiskfordypning 2.1. Historie Begynnelsen Alleredepåsluttenav1800Qtalletvarkommunikasjonviktig.Telegrafiogtelefoni endret hastigheten informasjon kunne flyttes på, og på bare få år gikk informasjonshastigheten fra menneskets forflytningshastighet til «lysets hastighet». Men å kommunisere via kablede løsninger viste seg fort å være for statiskietstadigvoksendeindustrisamfunn.enkabletløsningbegrensersegtil gjenstander som står stille på et bakkeplan, mens skip og lignende ikke har muligheten til den slags kommunikasjon. Begynnelsen på sending av radiosignaler kom på slutten av 1800Qtallet, etter at James Clerk Maxwell produserteetsettmedligningerrundtår1865.ligningeneskulleforutsihvordan elektromagnetiske bølger spredte seg med lysets hastighet i luft. Første «radiosending»bleutførti1899,ogutviklingenfikkmoment.innen1934hadde radiosignalene blitt mer sofistikerte, med flere kanaler. Politiet i ulike deler av USAhaddetattibrukradiokommunikasjon,ogentrådløstidsalderbegynteåta form.[1] Mobil I 1947 begynte de første mobilnettene å komme. Populariteten vokste raskt, og frekvensbåndene for mobilkommunikasjon gikk først fra 35 til 150 MHz, og deretter til 450MHz på kort tid[1]. FCC(Federal Communications Commission) tildelte radiofrekvensbånd og tilgjengelige kanaler innenfor frekvensbåndene til de ulike operatørene. På grunn av begrensede antall kanaler var 40 samtidige samtalermaksimumihverby.detvarstoruvisshetforfremtiden,ogderforvar FCCnølendemedåtildeleytterligefrekvenser,ogutviklingentoklengretidenn nødvendig. I 1968 ble endelig bruken av høyere frekvenser godkjent, og det modernemobilnettetblemerutbredt.[1] Internett Internettoppstodiformavsmåpakkesvitsjedenettverkpåtidlig60Qtallet.Mange ulike protokoller ble benyttet, men ARPANET ble tatt i bruk mellom ulike universiteter og bedrifter i USA. ARPANET ble utviklet av og for Department of Defence i USA. ARPANET vokste raskt, og innen 1971 var 15 ulike lokasjoner koblet sammen[2]. I 1982 ble TCP/IP standardisert, og teknologien åpnet for et verdensomspennende nettverk der alle kan kommunisere med hverandre. Navnet«Internet»blebruktsomenforkortelsefor«internetworking»,ogetterat navnet dukket opp i stadig flere RFCQer og lignende, ble Internet det offisielle navnet[2]. Internett vokste raskt, og innen midten av 90Qtallet ble det et allemannseiemedsamfunnskritiskviktighet.dataoverføringshastigheterharøkt tilfleregigabitpr.sekundog«alleharinternettihånda». TonjeBrubakPerKristianSvevad 8

21 Kapittel2QTeoretiskfordypning Wi-Fi DaInternettvokste,kommunikasjonbleendaviktigereogmobilitetenselvfølge, begyntetrådløsedataoverføringsmetoderåkommepåmarkedet.universiteteti Hawaii var først ute med ALOHAnet (ca. 1968Q71)[3], som var et egenutviklet trådløst pakkedatanettverk. ALOHAnet innførte en rekke viktige prinsipper for kommunikasjonpåettrådløstmedium.«purealoha»brukeretenkeltprinsipp, som senere har utviklet seg til CSMA (Carrier Sense Mulitple Access). Pure ALOHAgjørfølgende: Har$du$data$som$skal$sendes?$Send$data. Hvis%pakken%kolliderer,%send%igjen%senere%etter%en%tilfeldig%tid. I 1985 tok FCC et avgjørende valg for WiQFiQens eksistens; å åpne flere radiofrekvensbåndforbrukpåenåpenlisens.pådennetidenvardetteradikalt, fordi ulisensiertefrekvenser knapt eksisterte, og den amerikanske regjeringen skullehakontrollpåhvadetrådløsefrekvenseneblebrukttil.frekvensbåndene blehentetfraindustrielle,vitenskapeligeogmedisinskelisensiertefrekvensbånd, ogblegjorttilgjengeligforkommunikasjonsentreprenører.[4] Frekvenseneblekaltsøppelbånd,sidenmyndighetenetildelsmistetkontrollen, og fordi annet utstyr (for eksempel mikrobølgeovn) opererte på disse frekvensene.detilgjengeligefrekvensenevar900mhz,2,4ghzog5,8ghz.forat ulikt utstyr skulle kunne operere rundt de samme frekvensene, kom det som et krav fra FCC at de trådløse signalene skulle være«spread spectrum», altså med mulighetforflerekanaleridetsammefrekvensbåndet.[4] Detførsteutstyretsomkompåmarkedetvarmegetproprietært,såutstyrfraen leverandørkunneikkekommuniseremedenannens.dettegjordeatutviklingen sto relativt stille i noen år. I 1988 ønsket NCR Corporation (jobber med minibanker, betalingsterminaler og lignende) en trådløs tilkobling i det ulisensiertespekteret,ogenavingeniørenevedselskapet(victorhayes,wiqfiq ens «far») begynte å arbeide for en felles standard. Hayes kontaktet IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) og komitéen for utvikling av EthernetQstandarden (IEEE 802.3). En nykomité kalt ble etablert med Hayesispissen,ogutviklingenavenfellesstandardbegynte.[4] Ietmarkedsomalleredehaddeblittistorgradfragmentert,vardetvanskeligå komme frem til løsninger som passet alle. Derfor var det ikke før i 1997 at det førsteforslagetmedgrunnleggendefunksjonalitetblepresentert.spesifikasjonen gaenoverføringshastighetpå2mbps. Umiddelbart etter publiseringen begynte ulike leverandører å lage prototyper. To varianter av begynte å formes, nemlig b, som opererer på 2,4 GHzQbåndet og a, som operer på 5,8GHzQbåndet (normalt kalt 5 GHzQbåndet). Disse ble ratifisert rundt årtusenskiftet, men spesifikasjonen var ekstremt lang og kompleks, slik at kompatibilitetbleetvedvarendeproblem.[4] TonjeBrubakPerKristianSvevad 9

22 Kapittel2QTeoretiskfordypning Somendirektefølgeavdettegikkseksdaværendeetablertenettverksselskaper (3Com, Aironet, Harris Semiconductor, Lucent, Symbol Technologies og Nokia) sammen for å utvikle en enklere standard. De kalte seg WECA, og WECAQ kompatibilitet ble et vanlig uttrykk. Navnet WiQFi stammer også fra WECA, ettersomdeønsketetenkelt,kundevennlignavntildennyeimplementasjonenav standarden.i2002valgtewecaåendrenavntil«wiqfialliance».sidendengang erdeflestenettverksleverandørervalgtåværeendelavdennealliansen.[4] Ijuni2003ble802.11gratifisert gbruker2,4GHzQbåndet,mentilbyren høyerehastighetennhva802.11bgjør.i2009kom802.11n,somerenutvidelse av både a og g n støtter teknologien MIMO(multipleQinput and multipleqoutput) som gir mulighet for sending og mottak på flere antenner samtidig n øker også kanalbredden, og overføringshastigheten kommer opptil600mbps.denvidereutviklingenharkommettil802.11ac,somtarflere teknikkerforwiqfietstegvidere.[5] 2.2. IEEE IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) er en nonqprofittq organisasjon lokalisert i New York, som fremmer teknologisk innovasjon. Organisasjonenblegrunnlagti1884,ogharnåflereenn medlemmeri mer enn 175 ulike land. Organisasjonens formål er å skape, utvikle, integrere, dele og bruke kunnskap om elektronikk, IT og vitenskap. IEEE har om lag 900 standarderibrukogrundt700somerunderutvikling[6].hensiktenmeddisse standardene er å skape en felles plattform for leverandører innen de fleste aspekter av elektro, elektronikk, teleq og nettverkskommunikasjon, slik at teknologien samsvarer med teknologien mellom ulike leverandører. Når det kommer til n, brukte de hele sju år fra starten av utviklingen til lanseringen av standarden[7]. Dette gjorde trådløse nettverksleverandører utålmodige, slik at de baserte utviklingen av utstyret sitt på substandarder av n.Detteresulterteiatutstyrikkevarkompatibeltmedhverandre.Nettopp derfor er det viktig med et sett av felles spesifikasjoner som bedrifter kan bli enigeomogbenyttesegav. EnavIEEEQsamlingeneerIEEE802LAN/MANQgrupperingenavstandardersom inkluderer IEEE EthernetQstandarden og IEEE TrådløstnettverkQ standard IEEE 802 IEEE802erstandarderforLANogMAN,sominkludererbådetrådløsogkablet teknologi[8].merspesifikterdettestandardenefornettverksomsenderpakker medvarierendelengde/størrelse. Standardenei802Qgruppen spesifiserer protokoller og tjenester som ligger i de tolavestelageneiosiqmodellen,datalinkqogdetfysiskelaget. TonjeBrubakPerKristianSvevad 10

23 Kapittel2QTeoretiskfordypning IEEE IEEE (også kalt Q1997 og Q1999) var originalstandarden. Den ble utgitt i 1997 og klargjort i Standarden benyttet 2,4 GHzQbåndet. Hastigheten på var på 1 og 2 Mbps. Standarden ble ikke særlig kommersiell.[9] Tiltrossforat802.11ikkeblesærligutbredt,erdenallikevelgrunnlagetforall modernewiqfiqteknologi,ogerenviktigdelavdenvidereutviklingen IEEE a a er en utvidelse av Qstandarden a ble ratifisert i 1999, og hadde en stor forbedring i forhold til den tidligere standarden. Blant annet en datahastighetpå54mbps.dettevilsienrealistiskoppnåelighastighetpåmellom 20og30Mbps ableikkesærligpopulær,myepågrunnavat802.11bkom noenlunde samtidig, med bedre resultater og i tillegg var det en lavere investeringskostnadforbundetmedden.[9] For de ulike hastighetene vil modulasjonsteknikken som benyttes endres. De høyere modulasjonsteknikkene er veldig utsatt for støy, så for å få en stabil tilkobling må modulasjonen reduseres. Som følge av dette reduseres tilkoblingshastigheten a bruker OFDM (Orthogonal FrequencyQDivision Multiplexing) med 64QQAM (for 54 og 48 Mbps), 16QQAM (for 36 og 24 Mbps), QPSK (for 18 og 12 Mbps) og BPSK (for 9 og 6 Mbps som subcarrier modulasjonsteknikk(se3.2.modulasjonsteknikker)) a hadde opprinnelig tolv ikkeqoverlappende kanaler avtotalt13stk[16]. Antallettilgjengeligekanalereruliktinnenforforskjelligekontinenter.Norgeog resten av Europa er underlagt bestemmelsene fra ETSI, og det er disse bestemmelsenesomvilblibenyttetirestenavrapporten a var den første trådløse standarden som tok i bruk 5 GHzQbåndet. Sammenlignet med 2,4 GHzQbåndet, er 5 GHz mye mindre utsatt for støy fra eksternestøykilder[9].ulempenvedåhahøyfrekvenseratsignalerikketrenger like godt gjennom vegger, slik at rekkevidden vil være ganske begrenset(se 2.3. Støysignaler).Forålesemeromfordelerogulemperved2,4Qog5QGHzbåndene se3.6.båndogfrekvenser IEEE b b ble også utgitt i 1999, og var den første trådløse standarden som oppnåddekommersiellsuksess.produktersomstøttetdennestandardenbegynte å komme i 2000[9]. Apple ibook var den første mainstreamqdatamaskinen som blesolgtmedintegrert802.11bqnettverk b er en direkte forlengelse av DSSS (DirectQsequence spread spectrum) modulasjonsteknikkdefinertidenopprinneligestandarden.teknisksettbruker TonjeBrubakPerKristianSvevad 11