Česká zemědělská univerzita v Praze Provozně ekonomická fakulta Katedra informačních technologií Teze diplomové práce BEZDRÁTOVÉ SÍTĚ WLAN Martin Bohdanecký 2015 ČZU v Praze
BEZDRÁTOVÉ SÍTĚ WLAN ---------------------------------------------------------------------- WIRELESS WLAN NETWORKS Souhrn Bezdrátové komunikace jsou bezpochyby nejrychleji rostoucím segmentem informačního a komunikačního odvětví. Širokopásmové připojení k internetu se stalo klíčovou předností 21. století a je velmi důležité pro ekonomický a společenský rozvoj, vytváří nezbytný nástroj pro současnou společnost a prostředí, které přináší technologický pokrok a řadu vylepšení mezi službami a také spouští pozitivní obchodní činnost ve společnosti jako celku. Zvyšující se používání internetu v následujícím desetiletí bude kromě jiného řízeno do značné míry rozsahem, pod nímž se širokopásmově podporované služby a aplikace nestanou pouze rozšířenější, ale také významnější a cenově dostupnější pro spotřebitele. A zatímco přínosy širokopásmového internetu jsou zřejmé, rozšíření vysokorychlostních přípojek přinese nová témata a nové výzvy. Nejpodstatnějším úkolem této práce je zachytit situaci na trhu širokopásmového internetu. Jedna z hlavních částí se věnuje podmínkám provozování sítí. Práce nakonec představuje nové služby a předpovídá další vývoj v odvětví. V závěru se práce zaměřuje na technologicko-ekonomické přínosy pro uživatele. Klíčová slova bezdrátová síť internetové připojení širokopásmový přenos mobilní síť přístupový bod poskytovatel připojení internetový uživatel rádiové zařízení anténa informační a komunikační technologie - 2 -
Cíl práce a metodika 1.1 Cíl práce Hlavním cílem práce je poskytnout komplexní přehled o současných systémech a možnostech připojení k datové síti. Důraz je kladen zejména na technologii WLAN, která představuje jeden z nejrozšířenějších způsobů připojení k síti internet v České republice. Zároveň si však práce klade za cíl zhodnocení ekonomických aspektů a přínosů pro provozovatele i uživatele. Práce se pokouší vysvětlit základní principy fungování bezdrátových sítí s ohledem na jejich řádný provoz v kmitočtovém spektru. Řešená problematika je zajímavá a celková znalost důležitá nejen pro podnikatele v elektronických komunikacích používající zařízení WLAN, ale také pro běžné uživatele např. WiFi sítí.metodika 1.2 Metodika Úvodní kapitola se věnuje definování jednotlivých okruhů z oboru bezdrátových sítí. Teoretická část se zabývá vymezením základních pojmů, objasněním důležitých principů bezdrátového přenosu dat a odlišností alternativních druhů připojení k síti internet. Dále jsou postupně rozebrány jednotlivé standardy využívající určené pásma kmitočtového spektra, topologie sítí, modulace signálu a zabezpečení rádiového přenosu dat. V praktické části je detailně rozpracována oblast provozování rádiového zařízení z hlediska legislativy a splnění podmínek provozu daných regulátorem. Praktická část se také věnuje problematice rušení meteorologických radarů v pásmu 5 GHz. Další oddíl se týká přímo monitorování sítí a jejich konkrétních parametrů ve zvolené lokalitě. Poté následuje podrobné představení nejpoužívanějších vysílacích rádiových zařízení na trhu, včetně přehledu nastavení základních parametrů v operačním systému těchto jednotek. Završením práce je statistická charakteristika prostředí elektronických komunikací, vysvětlující specifika budování lokálních rádiových sítí v místních podmínkách a odlišnosti od zahraničních trhů. Závěr přinese celkové zhodnocení systému z ekonomického hlediska, včetně ekonomických přínosů. Vzhledem k zaměření práce a s tím souvisejícím velkým množstvím odborných termínů a zkratek, je součástí práce rovněž seznam použitých zkratek. - 3 -
Zhodnocení výsledků V posledních letech zažívají rádiové sítě enormní rozvoj a to především kvůli obrovskému nárůstu různých zařízení s podporou bezdrátového připojení do sítě a možností přístupu na internet. Internet pro tato komunikační zařízení představuje nesmírné možnosti, ať už v aktualizaci nebo synchronizaci dat, ukládání a stahování dat, vzájemné komunikaci, dálkové správy a plno dalších, možná ještě neobjevených schopnostech. Využívání rádiového spektra se prolíná řadou odvětví a přímo či nepřímo ovlivňuje hospodářský rozvoj každého státu. Bez rádiového spektra by nebylo ani fenoménu mobilních komunikací, které se staly součástí každodenního života. Nástup notebooků, tabletů a chytrých telefonů byl předzvěstí požadavků na rozvoj vysokorychlostních sítí, prostřednictvím kterých lze poskytovat nové služby. Plošná dostupnost služeb vysokorychlostního přístupu k internetu pro uživatele z komerční sféry i veřejnosti je základní podmínkou zachování konkurenceschopnosti státu, jeho ekonomického, kulturního a sociálního rozvoje. Díky multiplikačnímu efektu stimuluje rozvoj moderních elektronických komunikací růst dalších odvětví. Bezdrátové sítě WLAN a jejich standardy IEEE 802.11, byly původně určeny k místním sítím malého rozsahu a jednodušší infrastruktury, tzn. lokálně propojit umístěné zařízení v rámci jednoho objektu, bytu, domu, firmy, veřejně přístupného místa, atd. Ovšem lokální rádiové WLAN sítě jsou dnes v mnoha částech světa brány jako základní komponenta pro připojení různorodých zařízení k internetu, zvláště tam, kde chybí potřebná infrastruktura. Jejich oblíbenost pramení zejména z jednoduché implementace, nižších zřizovacích nákladů v porovnání s ostatními technologiemi, avšak hlavně v univerzálnosti standardu 802.11 a kompatibilitě WiFi napříč velké většině informačních a komunikačních zařízení. Z těchto důvodů se bezdrátové sítě staly mezi uživateli velice oblíbené a v některých lokalitách došlo k jejich značnému rozšíření. Na základě porovnání míry penetrace širokopásmových přístupů k síti internet s průměrem zemí EU se v ČR jedná o podprůměrnou hodnotu, a to i přes trvalý nárůst počtu přístupů. Některé země střední a východní Evropy už dokonce Česko v počtu přípojek k internetu předstihly, neboť si dobře uvědomují ekonomickou důležitost internetu a masivně podporují budování a rozvoj potřebné infrastruktury pro připojení obyvatel a firem. - 4 -
Skutečnost, že leží ČR pod průměrem EU, není dobrá pro její další ekonomický vývoj. V posledních letech se tento propad ještě prohloubil, neboť tím jak některé státy zvyšují koncentraci přípojek k internetu, se neustále zvyšuje průměr EU a pro Česko se stává tento cíl nedosažitelný. Slibný vývoj růstu pokračoval až do roku 2009, kdy byl nejspíše přibrzděn ekonomickou krizí a od té doby spíše stagnuje. Zatímco některé státy v době ekonomické recese velkou mírou podporovaly budování a rozvoj sítí infrastruktury elektronických komunikací, ČR zaspala a nyní naráží zejména na technologické limity většiny sítí. V současnosti se ukazuje, že země podporující rozvoj hlavně optických sítí, mají technologický náskok, který se zřejmě promítne do jejich ekonomického rozvoje. Výstavba optických sítí je z finančního hlediska poměrně náročná, proto je zde podpora ze strany státu téměř nutností. Následující graf zobrazuje velmi zajímavé porovnání technologií přístupu k internetu ve vybraných členských státech Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (OECD). Z grafu je na první pohled patrné, že ve světě nejvíce zastoupenou technologií je xdsl. Nejzajímavější je však technologické složení internetových přípojek v ČR ve srovnání se světem, jejichž vysoký podíl bezdrátových sítí je celosvětově unikátní. Obr. Porovnání podílů jednotlivých technologií ve světě [zdroj: MPO]. - 5 -
Důvodem proč se v ČR tolik rozvinuly WLAN pro připojení k internetu se zdá být špatná tržní politika dominantního operátora pevných sítí na přelomu tisíciletí. Český Telecom přišel na trh pozdě a ještě nevhodně nastavil cenovou strategii. Tímto vlastně otevřel cestu konkurenci v podobě providerů poskytujících službu na relativně dostupné a vstupními náklady nenáročné technologii WLAN. Všeobecné předpoklady mínily, že připojení přes bezdrátové sítě bylo jen nějaké dočasné řešení, skrze které si lidé pomohli sami, pak následující doba již měla přinést jasný nástup trvalých řešení, která by měla jednoznačně převážit a WiFi poskytovatelé postupně vytlačit z trhu, jenže se tak nestalo. Detailnějším rozborem vysokorychlostních přípojek podle typu technologie, je patrné, že bezdrátová připojení (která zahrnují veškeré pevné rádiové přístupy a přístupy prostřednictvím WiFi) poprvé v historii předběhly dosud nejčastěji využívané přípojky xdsl. Stoupající tendenci zaznamenávají také podíly přístupů skrz mobilní sítě a optická vlákna. Přípojky pomocí kabelové televize (CATV) si zachovávají stabilní postavení. - 6 -
Závěr Tato diplomová práce si v úvodu kladla za cíl poskytnout komplexní přehled o současných systémech a možnostech připojení k síti internet s důrazem na bezdrátové sítě WLAN. Cílem diplomové práce bylo ovšem rovněž zhodnocení ekonomických aspektů a přínosů pro uživatele internetu, poskytovatele připojení a také celou společnost, což v zásadě splňuje nejen kapitola se závěrečným hodnocením výsledků, ale i jednotlivé dílčí kapitoly, které jsou po čistě technickém pojetí doplňovány zejména ekonomickými hledisky. Internet dnes spojuje miliardy uživatelů buď na přenosných, nebo pevných zařízeních. Sítě elektronických komunikací a dostupnost rychlého připojení k internetu jsou v současné době nutnou podmínkou rozvoje mezinárodní konkurenceschopnosti států a jsou důležité pro zvyšování ekonomické produktivity a rozvoje. Rozvoj internetové ekonomiky má řada států světa ve svých prioritách a strategických plánech jako jedno z klíčových opatření ekonomického rozvoje. Je také důležité podotknout, že internet má i nepřímé pozitivní ekonomické dopady. Internet je prospěšný pro spotřebitele, kterým usnadňuje možnosti volby mezi produkty a službami, podle jejich vnitřních a vnějších charakteristik i podle ceny. Kromě toho internet poskytuje spotřebitelům rychlejší výměnu informací a sdílení názorů. Lokální bezdrátové sítě WLAN jsou dnes v mnoha částech světa uvažovány jako základní komponenta pro připojení různorodých zařízení k internetu, zvláště tam, kde chybí potřebná infrastruktura. I v podmínkách České republiky bezdrátové sítě sehrávají důležitou roli na trhu poskytovatelů internetového připojení. Přestože dominantní operátor jako vlastník pevné datové infrastruktury měl na trhu monopolní postavení, díky bezdrátovým sítím se podařilo vybudovat vhodnou alternativu připojení k síti internet. Zvýšením konkurence na trhu elektronických komunikací se podstatně zkvalitnily poskytované služby a významně se snížila cena za internetové připojení, čímž se internet stal mnohem dostupnější pro širší skupinu obyvatelstva. Důvodem proč se v České republice tolik rozšířily bezdrátové sítě pro připojení k internetu se zdá být špatná marketingová strategie dominantního operátora pevných sítí na přelomu tisíciletí. Ten přišel na trh s nabídkou širokopásmového internetu pozdě a ještě nevhodně nastavil cenovou politiku. Tímto vlastně otevřel cestu konkurenci v podobě providerů poskytujících službu na relativně dostupné a vstupními náklady nenáročné technologii WLAN. Všeobecné předpoklady mínily, že připojení přes bezdrátové sítě bylo jen nějaké - 7 -
dočasné řešení a následující doba již měla přinést jasný nástup v podobě trvalých řešení, která měla jednoznačně převážit a WiFi poskytovatelé postupně vytlačit z trhu, jenže se tak nestalo. Při zpracování této práce bylo podrobně vysvětleno několik jevů, zejména těch negativních, které sebou přináší vysoká penetrace bezdrátových sítí na trhu internetového připojení. Podstatná změna v zastoupení jednotlivých technologických platforem by mohla přijít až s intenzivnějším rozšířením optických sítí, které mají vysoký potenciál do budoucnosti. V současnosti se už ukazuje, že země podporující rozvoj hlavně optických sítí, mají technologický náskok, který se zřejmě promítne do jejich ekonomického rozvoje. Výstavba optických sítí je z finančního hlediska poměrně náročná, proto je zde podpora ze strany státu téměř nutností. Struktura trhu internetového připojení v České republice se stala z pohledu světa unikátem, což sebou nese ekonomické důsledky, které bezpochyby poznamenají další hospodářský vývoj na několik příštích let a možná i desetiletí. - 8 -
Seznam vybraných použitých zdrojů: PUŽMANOVÁ, Rita. Moderní komunikační sítě od A do Z; 2. akt. vydání. Brno: Computer Press, 2006. 430 s. ISBN 80-251-1278-0 ZANDL, Patrick. Bezdrátové sítě WiFi. Brno: Computer press, 2003. 181 s. ISBN 80-7226-632-2 Všeobecné oprávnění č. VO-R/12/09.2010-12; [online] ČR: Český telekomunikační úřad, 2010. [cit. 2014-08-27]. http://www.ctu.cz/cs/download/oop/rok_2010/vo-r_12-09_2010-12.pdf Strategie správy rádiového spektra; [online] ČR: Český telekomunikační úřad, 2014. [cit. 2014-10-27]. http://www.ctu.cz/cs/download/aktualni_informace/strategie_spektra_navrh_09-2014.pdf IEEE STANDARDS ASSOCIATION; [online] Internacional: 2014. [cit. 2014-08-09]. http://standards.ieee.org/ Impact of broadband on the economy; [online] Switzerland: International Telecommunication Union, 2014. [cit. 2014-08-15]. http://www.itu.int/itu-d/treg/broadband/itu-bb-reports_impact-of-broadband-on-the-econo.pdf Zpráva o vývoji trhu elektronických komunikací; [online] ČR: Český telekomunikační úřad, 2014. [cit. 2014-11-22]. http://www.ctu.cz/cs/download/statisticke_udaje/rok_2013/zprava_vyvoj_trhu_ek_2012.pdf - 9 -