Hoe Wi-Fi gegevens door de lucht verstuurt

Met Wi-Fi kunnen apparaten zonder kabels verbinding maken met een netwerk door gegevens als radiogolven door de lucht te verzenden. In plaats van elektrische signalen over koper verzendt en ontvangt een draadloos apparaat radiosignalen van en naar een accesspoint. Deze les legt de basis uit van hoe Wi-Fi netwerkverkeer door de lucht vervoert: de grondslag voor al het verdere draadloze netwerken.

Wi-Fi codeert je gegevens, enen en nullen, op radiogolven met behulp van een proces dat modulatie heet. Het apparaat varieert eigenschappen van de golf om bits weer te geven, verzendt de golf en de ontvanger decodeert deze weer naar gegevens. Dit is hetzelfde basisidee als bij radio- en televisie-uitzendingen, toegepast op tweerichtingscommunicatie tussen apparaten en accesspoints.

Het centrale apparaat in de meeste Wi-Fi-netwerken is het accesspoint (AP). Het AP is de radiocentrale waarmee draadloze clients verbinding maken en het is meestal met een kabel verbonden met het bedrade netwerk erachter. Je telefoon communiceert via de lucht met het AP; het AP stuurt dat verkeer door naar het bekabelde LAN en het internet. Thuis is het AP vaak ingebouwd in de router.

Elk Wi-Fi-netwerk maakt een naam bekend die een SSID (Service Set Identifier) heet. Dit is de netwerknaam die je ziet wanneer je op je telefoon een Wi-Fi-netwerk kiest, zoals HomeNet of CoffeeShop. Het AP zendt de SSID uit zodat apparaten het netwerk kunnen vinden en er verbinding mee kunnen maken. Meerdere AP's kunnen dezelfde SSID gebruiken om een groot gebied te dekken, zodat apparaten onder één netwerknaam tussen de AP's kunnen rondlopen.

Om verbinding te maken, associeert een client zich met een accesspoint. Het apparaat zoekt beschikbare netwerken, selecteert een SSID en doorloopt verificatie en associatie, zodat het AP het apparaat als lid herkent. Na de associatie (en eventuele beveiligingshandshake) kan het apparaat via dat AP gegevens verzenden en ontvangen. Deze associatie is het draadloze equivalent van een kabel in een switchpoort steken.

In tegenstelling tot een bekabelde switchpoort is Wi-Fi een gedeeld, half-duplex medium: op elk moment kan slechts één apparaat op een kanaal verzenden, omdat alle apparaten dezelfde ether delen. Apparaten zijn om de beurt aan de beurt. Hoe meer clients één AP gebruiken, hoe meer ze de ether moeten delen. Daarom voelt druk Wi-Fi traag aan. Een goed ontwerp verdeelt clients over AP's en kanalen.

Omdat apparaten de ether delen, gebruikt Wi-Fi CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Een apparaat luistert om te controleren of het kanaal vrij is voordat het verzendt en gebruikt signalering om te voorkomen dat het door andere transmissies heen praat. In tegenstelling tot bekabeld Ethernet, dat botsingen kan detecteren, kunnen draadloze apparaten dat meestal niet. Daarom richten ze zich erop botsingen vooraf te vermijden.

Radiosignalen worden zwakker met de afstand en worden tegengehouden of verzwakt door muren, vloeren, metaal en zelfs mensen. Dit heet demping. Hoe verder je van het AP weggaat of hoe meer obstakels ertussen staan, hoe zwakker het signaal en hoe trager de verbinding wordt, omdat de apparaten overschakelen op tragere, robuustere transmissiemethoden om verbonden te blijven.

Wi-Fi werkt volledig in twee richtingen: je apparaat verzendt (uploadt) en ontvangt (downloadt) gegevens door de lucht. Het AP en de client wisselen voortdurend gegevens en kleine bevestigingsframes uit om de ontvangst te bevestigen, omdat de ether onbetrouwbaar is. Als een frame door interferentie verloren gaat, wordt het opnieuw verzonden. Deze heen-en-weercommunicatie houdt draadloze verbindingen betrouwbaar ondanks het chaotische, gedeelde karakter van radio.

De meeste Wi-Fi werkt in de infrastructuurmodus, waarin elk apparaat verbinding maakt via een centraal accesspoint dat een brug vormt naar het bekabelde netwerk. Een eenvoudiger alternatief is de ad-hocmodus, waarin twee apparaten rechtstreeks met elkaar communiceren zonder AP. Dat is handig voor snelle peer-to-peerverbindingen, maar niet schaalbaar. Op het Network+-examen moet je weten dat normale Wi-Fi in bedrijven en thuis de infrastructuurmodus gebruikt, opgebouwd rond accesspoints.

Als je begrijpt dat Wi-Fi radiogolven gebruikt op een gedeeld, half-duplex medium, begrijp je ook de eigenaardigheden ervan: waarom het trager wordt met de afstand, waarom drukke netwerken traag aanvoelen en waarom interferentie belangrijk is. Een accesspoint vormt een brug tussen de draadloze ether en het bekabelde netwerk, apparaten associëren via een SSID en CSMA/CA voorkomt botsingen. Deze basisprincipes vormen de grondslag voor elk volgend onderwerp over draadloze netwerken.

Wi-Fi verzendt gegevens als radiogolven door de lucht met behulp van modulatie. Een accesspoint (AP) vormt een brug tussen draadloze clients en het bekabelde netwerk en zendt een SSID (netwerknaam) uit. Apparaten associëren met een AP om verbinding te maken. Wi-Fi is een gedeeld, half-duplex medium, dus apparaten zijn om de beurt aan de beurt en gebruiken CSMA/CA om botsingen te voorkomen. Signalen worden zwakker door afstand en obstakels (demping) en verloren frames worden opnieuw verzonden.