Bezprzewodowe sieci lokalne standardu IEEE 802.11, czyli popularne sieci WiFi, są powszechnie wykorzystywane jako systemy dostępu do Internetu dla urządzeń mobilnych. Jak wynika z badań na początku roku 2012, niemal 70% ruchu sieciowego generowanego przez użytkowników urządzeń smartphone na świecie było przesyłane za pośrednictwem sieci IEEE 802.11, a jedynie około 30% to ruch obsługiwany dzięki rozwiązaniom telefonii komórkowej [1]. Z punktu widzenia użytkownika mobilnego istotne jest, aby jakość transmisji dla usług, z których korzysta, była porównywalna z jakością transmisji zapewnianą w sieciach przewodowych. Zastosowanie sieci IEEE 802.11 w nowym środowisku urządzeń o dużej mobilności powoduje konieczność opracowania rozwiązań spełniających coraz wyższe wymagania użytkowników. Jednym z istotnych czynników, mających wpływ na degradację jakości transmisji w środowisku mobilnych użytkowników sieci WiFi, jest przerwa w transmisji danych spowodowana przełączaniem połączenia między punktami dostępowymi [2]. Istotnym komponentem w procesie przełączania jest czas potrzebny do wyszukania nowego punktu dostępowego i aktywnego kanału transmisyjnego, nazywany skanowaniem. W artykule przedstawiono główne czynniki wpływające na czas przełączania w sieciach IEEE 802.11. Dokonano podstawowej klasyfikacji algorytmów skanowania, opisując standardowe mechanizmy skanowania aktywnego i pasywnego. Dokonano przeglądu niestandardowych algorytmów skanowania, ilustrując i porównując ich schematy działania. Dla wybranych rozwiązań przygotowano środowisko symulacyjne, w którym zweryfikowano zarówno ograniczenia typowych algorytmów, jak też korzyści wynikające z modyfikacji standardowego algorytmu skanowania. PRZEŁĄCZANIE W SIECIACH WLAN IEEE 802.11 Obsługę zmiany punktu podłączenia do sieci IEEE 802.11 przewidziano już w standardzie IEEE 802.11-1997 [3], gdzie w typowym przypadku były potrzebne jedynie cztery wiadomości (ramki), aby przyłączyć s[...]

  Celem projektu netBaltic jest realizacja szerokopasmowej sieci teleinformatycznej na morzu, która umożliwi wdrożenie nowych usług i aplikacji zapewniających w szczególności poprawę bezpieczeństwa nawigacji. Prace w ramach projektu realizują zespoły badawcze z Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej, Instytutu Łączności PIB, Instytutu Oceanologii PAN oraz firm DGT LAB S.A. i NavSim Polska sp. z o. o. Wiele propozycji projektu ma charakter nowatorski, włączając w to wykorzystanie danych systemu AIS, algorytmy samoorganizacji, zapewnianie bezpieczeństwa transferu danych, przekazy typu DTN, zautomatyzowane procedury przełączania między technikami transmisyjnymi czy dedykowane aplikacje, szczególnie wobec konieczności ich realizacji w obliczu trudnych warunków propagacyjnych oraz zmiennej topologii sieci. W kolejnych artykułach w niniejszym zeszycie PTiWT przedstawiono zarówno realizowane prace, jak też wskazano na specyficzne cechy wyposażenia węzłów sieci oraz wykorzystywanych w projekcie rozwiązań protokolarnych. Słowa kluczowe: netBaltic, sieć szerokopasmowa, e-nawigacja, AIS, samoorganizacja, ruting, systemy bezprzewodowe, procedury przełączania, bezpieczeństwo Projekt netBaltic: Internet na Bałtyku - realizacja wielosystemowej, samoorganizującej się szerokopasmowej sieci teleinformatycznej na morzu dla zwiększenia bezpieczeństwa żeglugi przez rozwój usług e-nawigacji realizuje konsorcjum składające się z zespołów badawczych z Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej, Instytutu Łączności PIB, Instytutu Oceanologii PAN oraz firm DGT LAB SA i NavSim Polska sp. z o. o. Jednym z pierwszoplanowych celów projektu jest opracowanie mechanizmów, zapewniających bezprzewodową,[...]

  Pojawiające się nowe usługi przeznaczone do zastosowań morskich pociągają za sobą potrzebę zapewnienia efektywnej transmisji danych pomiędzy statkami oraz infrastrukturą znajdującą się na lądzie [1]. Zadanie zaprojektowania szerokopasmowej sieci, zapewniającej łączność na potrzeby usług e-nawigacji oraz weryfikacji jego funkcjonowania w środowisku testowym, podjęto w projekcie netBaltic [2,3], w którym to mechanizmy obsługujące łączność ląd- -statek zostały wykorzystane w strefie A systemu [4]. Prezentowane w artykule prace stanowią element projektu i pokazują praktyczny sposób wykorzystania mechanizmów zarządzania mobilnością, realizowanych w warstwie sieciowej do zapewnienia integracji szerokiego zasobu heterogenicznych systemów łączności, przy minimalnych wymaganiach narzuconych na wykorzystywane systemy. Wybierając pojedynczą technikę transmisji bezprzewodowej, staje się przed trudnym zadaniem, zmuszającym do kompromisów pomiędzy spodziewaną pojemnością systemu, maksymalnym zasięgiem komunikacji czy szacowaną przepustowością łączy - zatem różnymi parametrami i funkcjonalnościami zapewnianymi przez rozważane systemy. Wybór nie jest prosty, a wymienione ograniczenia z czasem pojawiają się nawet w systemach radiowych projektowanych od podstaw. Ciekawym sposobem rozwiązania przedstawionego dylematu wyboru jest próba, udanie podjęta w projekcie Internet na Bałtyku (netBaltic), wykorzystania i powiązania różnorodnych, heterogenicznych systemów transmisji bezprzewodowej w jeden system integrujący te techniki transmisji w ramach pojedynczej sieci teleinformatycznej, tj. systemu netBaltic. Warto podkreślić, że tak zdefiniowana heterogeniczność jest pojęciem zdecydowanie szerszym niż pojęcie niejednorodności odnoszące się jedynie do rozmiaru czy pojemności stacji bazowych, często występujące w niektórych pracach dotyczących heterogenicznych systemów sieci komórkowych [5]. Tym samym w przedstawionym rozwiązaniu problem obsługi mobil[...]

  Jednym z głównych założeń projektu netBaltic [1] było opracowanie mechanizmów umożliwiających realizację komunikacji szerokopasmowej z wykorzystaniem mechanizmów samoorganizacji sieci w środowisku heterogenicznym. Pierwsze etapy realizacji projektu, w których sprawdzano zasadność wprowadzania proponowanych rozwiązań, zakładały wykorzystanie w pełni kontrolowanych środowisk symulacyjnych, wirtualnych oraz laboratoryjnych [2]. Podnosząc poziom gotowości technologicznej, w ostatnich etapach projektu netBaltic wprowadzono weryfikację w środowisku zbliżonym do rzeczywistego. Weryfikacja obejmowała testy poprawności funkcjonowania poszczególnych komponentów, prawidłowości ich integracji oraz wzajemnego oddziaływania w systemie złożonym ze stacji bazowych różnych technik transmisji rozlokowanych na lądzie i testowych węzłów systemu umieszczonych na jednostkach pływających. Wiele przeprowadzonych testów dotyczyło obszaru Bałtyku Południowego, w szczególności Zatoki Gdańskiej i Zatoki Puckiej. W trakcie testów opracowano i zaimplementowano testowe węzły systemu netBaltic, zainstalowane następnie na jednostce badawczej Instytutu Oceanologii PAN s/y Oceania [3] wraz z łodziami RIB znajdującymi się na jej pokładzie oraz na łodzi motorowej Sonda II. Sieć nabrze żna Istotnym elementem infrastruktury testowej wykorzystywanej w procesie weryfikacji mechanizmów opracowanych w projekcie netBaltic była infrastruktura nabrzeżna, obejmująca stacje bazowe i punkty dostępowe różnych technik transmisji. W szczególności zaadaptowano następujące rozwiązania: - system D-STAR ze stacją bazową umieszczoną na dachu budynku WETI Politechniki Gdańskiej, jako przykład wąskopasmowego systemu dalekozasięgowego, pracującego w paśmie 1.2 GHz; - szerokopasmowy system WiMAX ze stacją bazową umieszczoną na dachu budynku WETI Politechniki Gdańskiej, wdrożony jako część instalacji testowej projektu Wireless City Gdańsk; - infrastrukturę LTE publicznego operatora tele[...]

  W dobie powszechnej obecności mobilnych urządzeń aktywnie wykorzystujących dostęp do sieci Internet, wyraźnie widoczne jest, zarówno w pracach badawczych jak i wdrożeniowych, dążenie do realizacji postulatu powszechności dostępu sieciowego poprzez rozwój bezprzewodowych technik. Jednakże praktyka wykazuje, iż badania heterogenicznego środowiska dostępowego wymagają często testów w rzeczywistym środowisku sieciowym. Artykuł opisuje założenia oraz koncepcję realizacji takiego środowiska - Laboratorium mobilnych technik bezprzewodowych. 1. WSTĘP Rozwój zróżnicowanych, efektywnych technik komunikacji bezprzewodowej, przeznaczonych do wykorzystania zarówno w nielicencjonowanych pasmach ISM (Industrial, Scientific, Medial) jak i w przedziałach pasma wymagających licencji, doprowadził do powszechnej obecności tego rodzaju rozwiązań - w szczególności nie wyobrażamy sobie dziś urządzeń mobilnych pozbawionych możliwości komunikacji bezprzewodowej i to przy wykorzystaniu kilku zróżnicowanych metod. Obecność tak szerokiego grona odbiorców powoduje z kolei gwałtowny rozwój infrastruktury oraz usług przeznaczonych dla powyższego użytkownika, a także zainteresowanie rozwojem nowych mechanizmów i architektur przeznaczonych dla złożonych systemów bezprzewodowych. Dobrym przykładem może tu być rozwój standardów IEEE 802.11 [1] oraz sieci komórkowych (3G, 4G, 5G). Biorąc pod uwagę powyższy trend, prace dotyczące tematyki sieci bezprzewodowych i urządzeń mobilnych jawią się jako szczególnie ważny obszar badawczy. Jednocześnie jednak praktyka wskazuje, iż zróżnicowana specyfika środowiska radiowego musi znajdować wyraźne odzwierciedlenie w opracowanych rozwiązaniach i mechanizmach. Jako przykład mogą tu posłużyć przedstawione dalej prace dotyczące sieci samoorganizujących o transmisji wieloskokowej (Wireless Mesh Networks) czy obsługi mobilności w bezprzewodowych systemach IP (na potrzeby rozwiązań np. 4G/5G). Powyższa cecha, w połączeniu[...]

  W artykule przedstawiono podstawowe założenia dotyczące realizacji systemu heterogenicznej samoorganizującej się sieci bezprzewodowej zapewniającej łączność na obszarze morskim, między innymi na potrzeby usług e-nawigacji. Wskazano na ograniczenia istniejących systemów, w tym systemów satelitarnych, pokazując jednocześnie potrzebę opracowania nowego rozwiązania. Autorzy przedstawili dedykowane mechanizmy i systemy o zróżnicowanych możliwościach transmisji danych proponowane do wykorzystywania na różnych obszarach morza. Szczególną uwagę zwrócono na praktyczne korzyści płynące z proponowanego systemu w postaci nowych możliwości wdrażania usług e-nawigacji oraz usług akwizycji i szybkiego transferu różnych typów danych. Abstract: In the article, the concept of a heterogeneous wireless maritime mesh network offering transmission for e.g., e-navigation services is presented. The constrains of existing and competitive solutions (including satellite systems) are discussed showing the need for a new solution. The authors presented dedicated ideas of systems and networking mechanisms offering different transmission capabilities and proposed for use on different sea areas. Practical advantages of presented solutions are highlighted bringing out new possibilities in e-navigation and maritime data acquisition and data fast transfer services. Słowa kluczowe: łączność morska, heterogeniczne sieci bezprzewodowe, sieci kratowe Keywords: maritime communications, heterogeneous wireless networks, mesh networks 1. WSTĘP Celem projektu "netBaltic: Internet na Bałtyku - Realizacja wielosystemowej, samoorganizującej się szerokopasmowej sieci teleinformatycznej na morzu dla zwiększenia bezpieczeństwa żeglugi poprzez rozwój usług e-nawigacji", jest opracowanie mechanizmów zapewniających bezprzewodową, szerokopasmową łączność na obszarach morskich, która stanowić będzie alternatywę dla kosztowanych rozwiązań satelitarnych, często jedynych dost[...]

  W prezentowanej serii artykułów skoncentrowano się na przedstawieniu najnowszych rozszerzeń standardu IEEE 802.11 - podstawy bardzo popularnej techniki Wi-Fi, umożliwiających realizację transmisji z szybkościami przekraczającymi 1 Gbit/s (część I), a także na nowych obszarach zastosowań tych sieci (część II). Nieustanna poprawa parametrów tych sieci (tj. szybkości i jakości pracy), a także coraz lepsza wydajność i komfort wykorzystania rozwiązań bezprzewodowych, generują coraz nowsze i większe oczekiwania użytkowników. Zgodnie z nimi bezprzewodowe sieci LAN, wśród których rozwiązania standardu IEEE 802.11 stanowią istotną większość, powinny zapewniać możliwość obsługi większej liczby urządzeń mobilnych, aplikacji i użytkowników. Oznacza to, że zarówno domowe, jak i firmowe rozwiązania Wi-Fi powinny gwarantować: wysoką wydajność i elastyczność bezprzewodowego dostępu do Internetu, elastyczne wdrażanie polityk bezpieczeństwa i efektywne zarządzanie urządzeniami i zasobami sieci. Wymaga to, poza efektywnymi i elastycznymi mechanizmami transmisji, mechanizmów dodatkowych służących realizacji różnorodnych funkcji związanych z zarządzaniem środowiskiem bezprzewodowej sieci LAN oraz organizacją jej pracy. Ich przykłady zostaną przedstawione w części III cyklu artykułów. Słowa kluczowe: Wi-Fi, gigabitowe sieci WLAN, standardy IEEE 802.11 n/ac/ad.Obserwując zmiany oczekiwań dotyczących poziomu świadczonych usług oraz ogromne i stale rosnące zainteresowanie użytkowników codziennym wykorzystaniem bezprzewodowych sieci teleinformatycznych, bez przesady można stwierdzić, że współczesny świat nie może funkcjonować bez tych systemów, z coraz bardziej wyrafinowanymi aplikacjami. Od końca lat 80. ubiegłego wieku, kiedy podjęto intensywne prace badawczo-rozwojowe i standaryzacyjne nad w pełni cyfrowymi sieciami bezprzewodowymi, włączając w to również bezprzewodowe sieci WLAN, sytuacja zmieniła się diametralnie. Rozwiązania bezprzewodowe w wielu[...]

  Zarządzanie mobilnością w specyficznym środowisku komunikacyjnym, jakim jest środowisko morskie, wymaga dedykowanych rozwiązań przystosowanych do pracy w trudnych warunkach propagacyjnych, a jednocześnie zapewniających możliwość wykorzystania różnych technik transmisji. W artykule zaprezentowano rozwiązanie opracowywane w ramach projektu netBaltic. Przedstawiono architekturę węzła z wprowadzonymi na potrzeby obsługi mobilności dodatkowymi modułami funkcjonalnymi. Dodatkowo omówiono główne scenariusze przełączania, dotyczące komunikacji jednostek pływających ze stacjami nabrzeżnymi oraz zmiany korzenia drzewa transmisji danych w sieci kratowej. Słowa kluczowe: zarządzanie mobilnością, przełączanie, sieci heterogeniczne Z problemem obsługi mobilności spotykamy się w sieciach, w których ich elementy mogą swobodnie zmieniać punkt podłączenia do sieci i wykorzystywaną stację bazową (SB). Węzły mobilne, zmieniające punkt podłączenia do sieci, wymagają specjalnych mechanizmów zarządzania adresacją i podtrzymywania zestawionych wcześniej sesji, umożliwiających utrzymanie transmisji po zmianie parametrów podłączenia do sieci. Zagadnienie to pojawia się również w łączności pomiędzy jednostkami pływającymi a infrastrukturą nabrzeżną. Do tej pory niewiele systemów łączności było projektowanych i ukierunkowanych na ten właśnie obszar zastosowań. W związku z tym zasadne jest opracowanie dedykowanych mechanizmów zapewniających obsługę wielu technik transmisji z możliwością przełączania pomiędzy nimi. Prace nad takimi rozwiązaniami są prowadzone w ramach jednego z zadań w projekcie netBaltic. Na rys. 1 przedstawiono trzy scenariusze uwzględniane w mechanizmach obsługi mobilności dla statków poruszających się wzdłuż wybrzeża (strefa A): - przełączenia w obrębie jednej techniki bezprzewodowej dla sieci homogenicznych (na rys. 1 obszar I), - przełączenia pomiędzy różnymi technikami transmisji dla sieci heterogenicznych umożliwiającego optymali[...]

  Artykuł stanowi kontynuację rozważań, podjętych w zeszycie nr 11 z 2016 r. PTiWT [1], na temat rozwoju standardu IEEE 802.11, ukierunkowanego na zwiększanie szybkości przekazu i przekraczanie gigabitowej granicy przepływności łącza. Wskazano tam na modyfikacje i nowe mechanizmy implementowane w warstwie fizycznej i podwarstwie MAC standardów IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac oraz IEEE 802.11ad, mające istotny wpływ zarówno na wzrost szybkości transmisji, jak i na poprawę efektywności pracy sieci WLAN. W niniejszym artykule skoncentrowano się na prezentacji najnowszych rozszerzeń standardu IEEE 802.11, podstawy bardzo popularnej techniki WiFi, zorientowanych na nowe obszary zastosowań. Przedmiotem zainteresowania są tym razem rozwiązania IEEE 802.11af (transmisja z użyciem niewykorzystywanych przedziałów licencjonowanych pasm częstotliwości), IEEE 802.11ah (systemy automatyki oraz komunikacja M2M) oraz IEEE 802.11p (komunikacja międzypojazdowa). Słowa kluczowe: WiFi, radio kognitywne, M2M, sieci samochodowe, IEEE 802.11ah, IEEE 802.11af, IEEE 802.11p Przed komunikacją bezprzewodową otwierają się nowe obszary zastosowań. Uniwersalność rozwiązań standardowych i ich atrakcyjne cechy, związane z elastycznością pracy, łatwością instalacji, wsparciem dla urządzeń mobilnych, rekompensują w znacznym stopniu kilka istotnych mankamentów, takich jak wyższy poziom zakłóceń czy ograniczona szybkość transmisji. W ostatnim dziesięcioleciu zainicjowano prace nad dalszym uatrakcyjnieniem standardu IEEE 802.11, ukierunkowane na specyficzne obszary zastosowań (w tym sieci sensorowe, komunikację M2M czy też sieci do komunikacji pojazdów) z jednoczesną poprawą wybranych parametrów rozwiązań klasycznych. Dotyczy to między innymi wzrostu zasięgu sieci 802.11, a także wzrostu liczby obsługiwanych urządzeń czy też elastycznego wykorzystania pasm udostępnianych do transmisji. Jeden z najbardziej interesujących obszarów wykorzystania sieci bezprzewodowych wiąż[...]

  Opisany we wcześniejszych częściach powyższego cyklu publikacji[1-2] rozwój mechanizmów transmisji danych w ramach standardu IEEE 802.11, w połączeniu z zachowaniem niskiego kosztu urządzeń, zadecydował o bezprecedensowej popularyzacji techniki WiFi wykorzystującej rozwiązania tego standardu bezprzewodowych sieci lokalnych (Wireless Local Area Network - WLAN). Przegląd popularnych modeli urządzeń przenośnych (np. laptopy) i mobilnych (np. telefony, tablety) upoważnia do stwierdzenia, że interfejs techniki WiFi stanowi najczęściej obserwowany rodzaj interfejsu sieciowego instalowanego w tego typu urządzeniach - częściej nawet niż interfejsy technik sieci komórkowych, takich jak UMTS czy LTE. Interfejsy WiFi stały się nawet alternatywą dla przewodowych połączeń typu Ethernet w środowiskach sieci domowych oraz niewielkich systemów biurowych (Small Office, Home Office - SOHO), ze względu na porównywalną wydajność działania przy znacznie łatwiejszej instalacji oraz elastyczności wykorzystania. Popularność standardu wynika między innymi z faktu, iż kierunek jego rozwoju był powiązany z oczekiwaniami użytkowników, a wykryte problemy starano się rozwiązywać uwzględniając specyfikę zastosowań wymienionej techniki, przeznaczonej do funkcjonowania w ogólnie dostępnym paśmie ISM (Industrial, Scientific and Medical). Dzięki temu udało się uniknąć specyfikowania rozwiązań, których komplikacja i koszt mogłyby stanowić poważną barierę w popularyzacji obsługujących je urządzeń. Początkowa wersja standardu (IEEE 802.11-1997 [3]) w swoim podstawowym kształcie stanowiła raczej ciekawostkę techniczną niż technikę możliwą do produkcyjnego wykorzystania - zapewniając w 1997 roku możliwość transmisji z prędkościami do 2 Mbit/s w radiowym paśmie ISM 2,4 GHz oraz w podczerwieni (Infrared - IR), bez standaryzowanych funkcji różnicowania jakości obsługi ruchu sieciowego oraz z zawierającymi znaczącą liczbę podatności mechanizmami bezpieczeństwa. 1170 P[...]