Sisältö

Lähdeluettelo

Tekstit:

HTML:

Tapio Rautkari

Langattomien lähiverkkojen sovellukset muuttavat tietokoneen käyttöä yhtä rajusti kuin matkapuhelimet muuttivat aikanaan puheviestintää. Langattomassa ympäristössä työ kulkee tekijänsä mukana – ilman kaapeleita. Vielä todellisen WLAN –läpimurron ollessa kesken, saatavuus on hyvin rajoitettu.

Tulevaisuuden suuri mullistus ei ole yksittäinen tiedonsiirtojärjestelmä, vaan lankaverkkojen sekä matkaviestinjärjestelmien ja muiden langattomien ratkaisujen yhdistäminen saumattomaksi kokonaisuudeksi. Myös Wlanit näyttelevät siis suurta osaa, kun tulevaisuudessa langaton ja kiinteä verkko yhdistyvät.

Langaton lähiverkko (WLAN)on periaatteessa aivan samanlainen kuin tavallinenkin lähiverkko (LAN), mutta työasemat voidaan liittää siihen langattomasti. Langattomassa lähiverkossa tiedonsiirto tapahtuu ilmateitse, eikä kaapeleita pitkin, kuten tavallisessa lähiverkossa. Langattomassa lähiverkossa ei tarvita mitään kaapelointia (ei pari-, koaksiaali- eikä valokaapeleita), vaan siinä siis ilma toimii siirtotienä. Siinä tietokoneet ja palvelimet kommunikoivat keskenään käyttäen apunaan erilaisia tekniikoita, kuten infrapunaa, mikroaaltoja, laservaloa tai radioaaltoja. Langaton lähiverkko voi koostua pelkistä langattomilla verkkosovittimilla varustetuista työasemista tai nämä työasemat voivat olla langattomasti yhteydessä langalliseen, tavalliseen, lähiverkkoon.

Toimivuus

Radiotaajuudella toimivat langattomat lähiverkot muodostetaan tukiasemilla, jotka vastaanottavat radioaallot. Verkkoon liitettäviin tietokoneisiin asennetaan langaton verkkokortti ja tarvittaessa ulkoinen antenni, joiden avulla koneesta saadaan yhteys verkkoon. Langattomat ratkaisut lisäävät liikkumisen mahdollisuuksia, sillä uusia tietokoneita on helppo kytkeä verkkoon ilman kaapelointia, mahdollistaen työpisteiden lisäämisen ja muuttamisen. Lähiverkkoon voi liittää tietokoneita lähes rajattomasti, eikä ruuhkautuminenkaan ole ylipääsemätön ongelma – se estetään lisäämällä vain tukiasemia. Langattomien lähiverkkojen tiedonsiirtonopeus on 11Mbps ja kantavuus yltää suotuisissa olosuhteissa noin puolentoista kilometrin päähän. Vaikka tällä hetkellä Wlanit toimivatkin 2,45 GHz:in taajuusalueella, tulee toiminta tulevaisuudessa siirtymään luvanvaraisille taajuuksille. Syynä tähän on jo nyt useiden muidenkin sovellusten toimiminen samalla alueella, joten alueen käydessä ruuhkaiseksi, ei sillä käytettäville laitteille voida taata häiriötöntä toimintaa.

Langattomat yhteydet täydentävät ja laajentavat dataverkkojen palveluja ja tarjoavat turvallisen yhteyden Internetiin. Pienissä yrityksissä ne voivat muodostaa koko yrityksen kattavan tietoverkon, kun taas suuremmissa yrityksissä langaton lähiverkko voi laajentaa kiinteää verkkoa. Wlanien avulla voidaan rakentaa nopeasti tietoliikenneyhteydet esimerkiksi kokouksiin tai messuille. Ne ovat usein ainoa vaihtoehto tiloissa, joissa kaapelointien käyttö on kiellettyä tai mahdotonta, kuten esimerkiksi historiallisissa suojelukohteissa tai kaivoksissa. Laitteiden lähetysteho on suhteellisen pieni, joten ne ovat sallittuja myös sairaaloissa tai muissa tiloissa, joissa on elektronisia laitteita.

Wlanien käytössä hyödynnetään erilaisia tekniikoita, muun muassa mikroaalto- ja infrapunataajuudella toimivat sekä lasertekniikkaa hyödyntävää. Näillä tekniikoilla on erilaiset ominaisuudet, jotka voivat tuottaa ongelmia, suurimpina rajoittimina siirtomatka, siirtokapasiteetti sekä näköyhteys. Mikroaaltotekniikalla toteutettujen lähiverkkojen ongelmana on radioaaltoja korkeamman taajuuden aiheuttama voimakas absorptio väliaineeseen, eli seinät ja ovet vaimentavat mikroaaltoja huomattavasti enemmän kuin radioaaltoja. Hyötypuolena voidaan mainita, että mikroaaltotaajuuksien suuremmat taajuudet mahdollistavat suuremman siirtokapasiteetin. Käytettäessä infrapunavaloa siirtokeinona ongelmaksi muodostuu auringon- ja keinovalon sisältämä infrapunasäteily, joka aiheuttaa häiriöitä. Yleensä infrapunayhteyksiä käytetäänkin vain hyvin lyhyillä yhteyksillä esimerkiksi kannettavan tietokoneen ja printterin välillä, jolloin päästään kohtalaiseen siirtonopeuteen. Hyvään siirtonopeuteen päästään myös kasvattamalla lähetystehoa tai pienentämällä etäisyyttä. Laserdiodin tuottamaa koherenttia valoa käyttämällä päästään huomattavasti suurempiin siirtonopeuksiin kuin käytettäessä mikroaalto- tai infrapunatekniikkaa, sillä niitä rajoittaa alhaisempi tehotiheys. Laservalo soveltuu hyvin point-to-point –yhteyksille, kun taas point-to-multipoint –yhteys on ongelmallisempi toteuttaa. Tämä johtuu lasersäteen suuresta tehotiheydestä, suuritehoinen laser voi vapaassa tilassa olla vahingollinen ihmisen silmille.

Langaton lähiverkko poikkeaa kiinteästä lähiverkosta mm. verkkorakenteessa. Wlanit on yhdistetty kiinteään lähiverkkoon access-pointeilla. Access-pointit mahdollistavat pidemmät etäisyydet etäpäätteiden välillä. Lähettäjän access-pointin vastaanottaessa signaalin, vastaanottajaa lähinnä oleva access-point lähettää uudelleen signaalin suuremmalla teholla. Näiden avulla voidaan myös langalliset lähiverkot yhdistää käyttämällä esimerkiksi mikroaaltolinkkiä. Access-pointteja voi myös olla useampia kuin yksi, jolloin puhutaan peer-to-peer –verkosta, jossa useat käyttäjät käyttävät samanaikaisesti samaa access-pointtia. Esimerkiksi asentamalla radiomodeemi kannettavaan tietokoneeseen käyttäjä pystyy hyödyntämään lähiverkon tarjoamia palveluja koko rakennuksessa. Radiotekniikalla toteutetussa infrastruktuuriverkossa on mahdollista käyttää roamingia. Tällöin access-point, jonka kanssa kone kommunikoi, vaihtuu koneen liikkuessa ilman, että yhteys katkeaa välillä. Kun fyysisesti ei ole olemassa määrättyä siirtotietä, muodostuu verkko sen tarkoituksen perusteella. Tällainen tarkoitus voi olla esimerkiksi helpon liikkuvuuden tarve, jolloin kyseessä on ns. infrastruktuuri-verkko. On myös tilanteita, jolloin joukko käyttäjiä haluaa kommunikoida vapaasti, ilman mitään infrastruktuurilähiverkkoa. Tällöin kyseessä on ad-hoc –verkko. Ad-hoc –verkkojen käyttöä rajoittaa yhteydet kiinteään verkkoon ja sitä kautta palvelimiin. Langattomassa ad-hoc-lähiverkossa useat tietokoneet kommunikoivat keskenään käyttäen ilmaa väliaineena, jolloin yhteydet ovat keskenään point-to-point –tyyppisiä. Ad-hoc-verkossa työasemat kommunikoivat suoraan toistensa kanssa ja yhteys voi rakentua ilman järjestelmänhallintaa. Välimatkat ovat tällaisilla yhteyksillä hyvin rajatut, riippuen lähinnä siirtotekniikasta.

Kuva 1. Verkkostruktuuri

Kuva 2. Nokia A032 WLAN Access Point

Turvallisuus

Langattomissa lähiverkoissa tietoturvallisuus on varmistettu. Palveluiden käyttäjät pääsevät verkosta Internetiin ja omiin verkkoihinsa, sillä verkko tunnistaa käyttäjän sähköisesti, ja langattoman verkon liikenne kulkee erillään muista verkoista. Koska langattomissa lähiverkoissa tieto siirretään ilmassa käyttäen sähkömagneettista säteilyä, on selvää, että se leviää väistämättä jossain määrin ympäristöön. Tässä on eri tekniikoilla taas eronsa. Radioaallot kulkevat läpi seinien, useiden kilometrien päähän, kun taas infrapunavalo ei läpäise ohuttakaan seinää. Käytettäessä radiotaajuuksia kaikki Wlanin läpi siirrettävä tieto on käytännössä jaettu kaikkien lähialueella olevien kanssa. Eräs keino pulman selvittämiseen on salauksen käyttö. Teknisesti salaus voidaan sijoittaa mihin tahansa kerrokseen protokollapinossa, tehokkain se kuitenkin on alemmissa kerroksissa. Käytännössä tavallinen Wlanin turvallinen käyttö esimerkiksi yrityksessä vaatii salatun verkkokerroksen.

Tekniikka on standardoitu IEEE802.11b ja IEEE802.11hr –määritelmissä. Salakuuntelu on Wlanien tapauksessa hyvin vaikeaa, sillä radiosignaali perustuu hajaspektritekniikkaan. Tämän lisäksi yhteys toimii PPTP- tai IPSec –tunnelin läpi, jolloin yhteys on salattu.

Langattoman lähiverkon menestys riippuu hyvinkin paljon siitä, miten se pystyy osoittamaan olevansa paras vaihtoehto käyttäjälleen. Vertailun vuoksi olemme ottaneet muutamia yleisimpiä yhteystapoja mukaan vertailuun, saadaksemme selville, miltä näyttävät luvut ja numerot, joita käyttäjä syynää tarkasti hankkiessaan uutta yhteyttä. Internet-yhteys on nykyään lähes itsestään selvyys niin työpaikalla kuin kotonakin. Perinteinen modeemi on hyvin yleinen kotitalouksissa, sillä käyttö rajoittuu usein www-selailuun ja sähköpostien lukuun. ISDN on ollut monelle käyttäjälle hyvä vaihtoehto, tuoden rinnakkaisuutta ja vieläpä kohtuu halvalla. Tosin raskas tiedonsiirto koituu myös ISDN-yhteydellä kalliiksi. Lähes jokaiselle tossunkuluttajalle elämänkumppaniksi kehittynyt gsm-puhelin, on myös eräs väline, jolla voi avata tietoliikenneyhteyden. Gsm-yhteyden tiedonsiirtonopeus on 9600-14400 bps, mutta kanavia yhdistämällä päästään 56 kbps:iin, tällöin kuitenkin liikennöinti on todella hinnakasta. Kiinteät yhteydet tarjoavat mahdollisuuden nopeaan datasiirtoon. ADSL ja muut kiinteän verkon tiedonsiirtotavat poikkeavat suuremmilla nopeuksilla tavallisista modeemiyhteyksistä. Olemme ottaneet myös kaapelimodeemin mukaan vertailuun, joka tosin toimii vain osassa HTV:n kaapeliverkkoa. Sen nopeutta todellisuudessa vähentää kaistan jakaminen usean käyttäjän kesken. Tämän ratkaisu on ällistyttävän nopea, mutta samalla kohtuuhintainen.

Toistaiseksi Wlan-läpimuuron ollessa kesken, on sen saatavuus hyvin rajoitettu. Helsingissä Saunalahdella on ainoastaan kolme tukiasemaa: Pasilan radiotornissa, Annankadulla sekä Kaivokadulla. Saatavuus on muidenkin yhteyksien eräs varjopuoli, ellet astu asumaan Helsingin kanta-alueella, menetät monta hyvää vaihtoehtoa heti kättelyssä. Vaikka tukiasemia rakennetaan jatkuvasti lisää, vie se aikansa, ennen kuin suurimmat kaupungit, saatikka sitten koko Suomi kuuluu langattomaan lähiverkkoon.

Vertailutaulukkoon on kirjattu tiedonsiirtotapa, paluu- ja lähtönopeus, käyttöhinta sekä palvelun tarjoajat. Tietenkään ei kaikkia tarjoajia ole laitettu taulukkoon, mutta mm. ADSL:n kohdalla muutamia tavalla tai toisella toisistaan poikkeavia tapauksia.

WLAN ei ole ongelmaton

Kuten aina mullistavan teknologia-uutuuden tullessa markkinoille, ongelmia tulee eteen. Eräitä ongelmia ei voida mitenkään ennustaa eikä ole olemassa aiempia kokemuksia, joista ottaa oppia. Näin on käynyt, ja käy myös Wlanin tapauksessa.

Liikutettavuus on yksi Wlanin valtti, mutta se on myös aiheuttanut ongelman. Kun langattomassa lähiverkossa koneen paikkaa vaihdetaan, muuttuu mukana myös sen access-point. Lisäksi tukiaseman vaihtuessa koneen oma IP-osoite vaihtuu myös. Nykyisen IPv4:n korvaajaksi suunniteltava IPv6 tulee ratkaisemaan liikutettavuuden ongelmat. Jokaisella koneella on oma kotiosoite, jonka mukaan sille on määritelty oma kotiserveri. IPv6 pystyy ohjaamaan edelleen jonkin koneen kotiserverille tulevan viestin koneen senhetkiseen fyysiseen olinpaikkaan. Näin lähettävän koneen ei tarvitse tietää kohdekoneen sijaintia.

Radionet aloitti viime keväänä Wlan-teknologiaan perustuvan langattoman yhteysverkon rakentamisen Vaasaan. Ongelmia kuitenkin ilmeni tukiasema-tekniikassa heti tämän koko kaupungin kattavan langattoman laajakaistaverkon käyttöönoton jälkeen. Tukiasemien toiminta oli epävarmaa ja virhealtista ja seurauksena yhteydet katkeilivat tiuhaan. Pienenä yrityksenä Radionet ei kuitenkaan pystynyt ylläpitämään verkkoa jatkuvien kalliiden huoltotöiden takia.

Markkinat – kilpailu on kovaa

Wlan-tekniikka on ollut olemassa jo vuodesta 1995, mutta aina viime aikoihin asti haastava Wlan-markkina on ollut hajanainen. Tänä päivänä kaikki merkittävimmät alan valmistajat ovat mukana kehittämässä Wlan-tekniikkaa, jotta tuotteet voitaisiin tehdä mahdollisimman yhteensopiviksi. Parhaillaan kehitellään WiFi-standardia, joka takaisi eri valmistajien tuotteiden yhteensopivuuden. Markkinoilla on nyt säpinää, sillä monet yritykset ovat alkaneet uskoa Wlan-tuotteisiin, tämä langaton mahdollisuus on noussut monille verkottumisen ykkösvaihtoehdoksi. Kun langaton lähiverkko on kerran lähtenyt yleistymään, se yleistyy räjähdysmäisesti, epäilevät muun muassa Nokian asiantuntijat. Nokia tuo Wlan-markkinoille oman pikku valttinsa, äly-Wlan-kortin. Siinä on älykortin lukija, johon on mahdollista sijoittaa gsm-puhelimen sim-kortti. Tämä tulee helpottamaan huomattavasti käyttäjän tunnistamista ja laskuttamista. Markkinoiden kohteina nähdään myös visioita sovelluksista yleisissä tiloissa. Uuden ajan Internet-kahvilassa asiakas voi avata kannettavan tietokoneensa kahvinsa seuraksi ja jonottamatta kirjautua yrityksensä lähiverkkoon tai surffata Internetissä.

Tulevaisuudessa Wlanien yleistyttyä toimistoissa, yhä useamman salkussa on langattomalla verkkokortilla varustettu kannettava tietokone. Siinä vaiheessa kuvaan astuvat palveluiden välittäjät, operaattorit. Operaattorien markkinasota alkaa heti, kun verkkoautentikointi eli sähköinen tunnistaminen sim-korttien avulla otetaan käyttöön.

Kuva 3. Nokia C020 WLAN Kortti

Keitä ovat käyttäjät?

Monen ennakkoluulot kumoten Wlanin odotetaan yleistyvän ensiksi kotitalouksissa.

Ei se sinänsä ole yllätys, kun ajattelee tarkemmin langatonta lähiverkkoa. Lähiverkkoa tarvitaan käytettäessä kiinteää Internet-yhteyttä. Kodeissa saattaa olla useita koneita, eikä kukaan halua kotiinsa sitä kaapelimäärää, joka tulee koneista ja muista oheislaitteista. Langattoman lähiverkon avulla käyttäjä pystyy kannettavallaan surffaamaan missä huoneessa haluaa, ilman kaapelien raahaamista perässään. Langattomuus on jo nyt näkyvissä kodeissa esimerkiksi puhelimien merkeissä. Kotitalouksista langattomuuden siirtäminen myös työpaikoille on hidasta, sillä muutokset tapahtuvat organisaatioissa hitaammin kuin kotona. Tietokonejärjestelmien ja atk-keskusten ollessa hyvinkin suuria yrityksissä, on selvää, että halutaan ensin varmistua langattoman ratkaisun sopivuudesta ja toimivuudesta. Kun organisaatioissa langaton verkko on saatu käyttöön, on sen ylläpito edullisempaa kuin kiinteän. Työntekijöiden liikkuvuuteen ei tule rajoitteita, sillä jo edellä mainittu kotiserverin ja IPv6:n välitystekniikka takaa varman tavoitettavuuden, oli käyttäjä fyysisesti sitten missä tahansa. Hinta on usein varsin rajoittava tekijä, mutta kaapelointikustannukset mukaan lukien, on Wlan-ratkaisu halvempi vaihtoehto kuin perinteinen toimistoverkko. Myös tarvittavien verkkokorttien ja tukiasemien halpeneminen on lisännyt monien kiinnostusta. Yleisissä tiloissa on jo nyt havaittavissa langattoman lähiverkon palveluja, sillä mm. Scandic –hotelleissa on jo mahdollisuus hyödyntää Wlania oman kannettavansa kautta, vaikkapa kokoustiloissa, aulassa tai omassa huoneessaan.

Lähdeluettelo

Kuvat