WLAN

WLAN () eli langaton lähiverkko, on paikallinen tietoliikenneverkko, jossa internetiin kytketty reititin toimii tukiasemana eli muodostaa langattoman internet-yhteyden mahdollistavan mikroaaltokentän. Lähiverkon alueella sijaitsevat päätelaitteet kuten tietokoneet ja älypuhelimet saavat tällä tavalla internet-yhteyden, johon ne kytkeytyvät usein automaattisesti. Lähiverkkoon kytkeytyneet päätelaitteet voivat olla yhteydessä myös toisiinsa, mikä mahdollistaa joissain tapauksissa tiedostojen salakatselun. 

Langattomia lähiverkkoja käytetään kotitalouksien lisäksi esimerkiksi VR:n junissa, Helsingin metrossa ja busseissa, monissa oppilaitoksissa, terveydenhuollon toimipisteissä, kaupoissa, kahviloissa ja toimistoissa.

Langaton lähiverkko käyttää useimmiten IEEE 802.11 -standardin  mukaista tekniikkaa, jota markkinoidaan kauppanimellä Wi-Fi. Wi-Fi-reitittimet lähettävät useimmiten 2 400 megahertsin taajuista säteilyä, mutta osa käyttää 5 000 megahertsiä. Niin sanottu uuden sukupolven WLAN lähettää matalataajuisempaa 900 megahertsin säteilyä.

IEEE 802.11 -standardin tavallisin käytössä oleva versio on 802.11g, jonka radiorajapinnan maksimisiirtonopeus on 54 Mbps. IEEE 802.11 -standardin lisäksi on myös ETSIn standardoima HiperLAN, mutta HiperLAN-standardin versiot eivät ole kuitenkaan yleistyneet.

Historia
Havaijin yliopiston professori Norman Abramson kehitti maailman ensimmäisen langattoman tietoliikenneverkon, ALOHAnetin. Järjestelmä otettiin käyttöön vuonna 1971, ja se sisälsi seitsemän tietokonetta, jotka oli sijoitettu neljälle saarelle kommunikoivat Oahun saaren keskustietokoneen kanssa ilman puhelinlinjoja.

Radioastronomi John O'Sullivan kehitti ratkaisevat osat Wi-fi-teknologiaa radioastronomian tutkimuksen sivutuotteena.

Langaton LAN-laitteisto maksoi alun perin niin paljon, että sitä käytettiin vain vaihtoehtona kaapeliverkolle paikoissa, joissa kaapelointi oli vaikeaa tai mahdotonta. Varhainen kehitystyö sisälsi toimialakohtaisia ​​ratkaisuja ja patentoituja protokollia, mutta 1990-luvun lopulla ne korvattiin teknisillä standardeilla, pääasiassa IEEE 802.11:n eri versioilla (Wi-Fi-tuotenimeä käyttävissä tuotteissa).

Vuodesta 1991 lähtien European Telecommunications Standards Institute (ETSI) kehitti HiperLAN/1-nimellä tunnettua eurooppalaista vaihtoehtoa, jonka ensimmäinen versio hyväksyttiin vuonna 1996. Tätä seurasi HiperLAN/2:n toiminnallinen spesifikaatio ATM-vaikutteineen helmikuussa. 2000. Kumpikaan eurooppalainen standardi ei saavuttanut 802.11:n kaupallista menestystä, vaikka suuri osa HiperLAN/2-työstä on säilynyt IEEE 802.11a:n fyysisessä määrittelyssä (PHY), joka on lähes identtinen HiperLAN/2:n PHY:n kanssa.

Vuonna 2009 802.11n lisättiin 802.11:een. Se toimii sekä 2,4 GHz:n että 5 GHz:n taajuudella enintään 600 Mbit/s tiedonsiirtonopeudella. Useimmat uudemmat reitittimet ovat kaksikaistaisia ​​ja pystyvät hyödyntämään molempia langattomia taajuuksia. Tämä mahdollistaa tiedonsiirron välttämisen ruuhkaisen 2,4 GHz:n kaistan, joka jaetaan myös Bluetooth-laitteiden ja mikroaaltouunien kanssa. 5 GHz:n kaistalla on myös enemmän kanavia kuin 2,4 GHz:n kaistalla, mikä mahdollistaa suuremman määrän laitteita jakaa tilaa. Kaikki WLAN-kanavat eivät ole käytettävissä kaikilla alueilla.

HomeRF-ryhmä perustettiin vuonna 1997 edistämään kotikäyttöön tarkoitettua teknologiaa, mutta se hajosi tammikuussa 2003.

Suomessa jotkut kaupungit, kunnat ja yliopistot kehittivät omia WLAN-verkkoja keskustoihinsa yleisen tietoliikenneinfrastruktuurin kehittämiseksi julkisena palveluna. WLAN saattoi olla HSDPA:n veroinen nopeudessa ja joissain kaupungeissa, kuten Lahdessa ja Oulussa sen sai käyttöönsä maksutta ja rekisteröitymättä.

Nimet ja termit

Wi-Fi 
Wi-Fi on Wi-Fi Alliancen tavaramerkki, jota jäsenet käyttävät määritellyn laatutason symbolina. Wi-Fi Zone -logolla merkityssä paikassa on tarjolla langaton lähiverkko, johon voi liittyä Wi-Fi-yhteensopivalla päätelaitteella. Wi-Fi Alliance kiistää tavaramerkin olevan lyhenne sanoista ”Wireless Fidelity”, vaikka järjestö käytti alkuvaiheessa logon yhteydessä slogania ”The Standard For Wireless Fidelity”. Eräs perustelu Wi-Fi-tavaramerkin käyttöönotolle oli samankaltaisuus menestyneen Hi-Fi-tavaramerkin (High Fidelity) kanssa.

IEEE 802.11 

IEEE 802.11 on IEEE:n standardi langattomille lähiverkoille. Varsinkin alkuaikoina käytettiin usein nimitystä langaton Ethernet, koska tekniikka on läheistä sukua Ethernetille (802.3). Tällä hetkellä suosituimmat IEEE 802.11 -sarjan standardit ovat 802.11a (2 Mbps), 802.11b (11 Mbps), 802.11g (54 Mbps) ja 802.11n (300 Mbps). 802.11ac, joka käyttää dualband-tekniikkaa on taaksepäin yhteensopiva 802.11b/g/n-standardien kanssa. Sen nopeus on 1 300 Mbps 5 gigahertsin kanavalla ja 450 Mbps 2,4 gigahertsin kanavalla.

Käyttötavat

Kotitaloudet 
Kotitalouksissa WLAN:ia käytetään muun muassa verkottamaan langallinen internetyhteys langattomaksi, jottei asuntoihin tarvitse kaapeloida erillistä sisäverkkoa. Viestintävirasto määrää sisäverkkojen rakentamisesta muun muassa uudisrakentamisessa ja olemassa olevia sisäverkkoja uudistettaessa. Asuntoon tulevaan kiinteään tietoliikenneyhteyteen liitettyyn modeemiin kytketään langaton tukiasema, ja tietokoneeseen asennetaan tukiaseman kanssa radioteitse kommunikoiva lähetin-vastaanotin. Se voi olla esimerkiksi PCI-verkkokortti pöytätietokoneeseen, PCMCIA-kortti yleensä kannettavaan tietokoneeseen tai USB:llä molempiin kytkettävissä oleva erillinen lähetin-vastaanotin. Nykyään kannettavissa tietokoneissa on lähes aina WLAN-lähetin-vastaanotin sisäänrakennettuna. Samoin monissa ADSL-modeemeissa on sisäänrakennettu WLAN-tukiasema.

WLAN-laitteiden lisäksi myös muut kotitalouslaitteet hyödyntävät lisenssivapaita radiotaajuuksia langattomassa tiedonsiirrossa. Samalla radiotaajuusalueella toimivat laitteet häiritsevät toisiaan tai pahimmillaan estävät toistensa käytön. Esimerkkejä tällaisista laitteista ovat langattomat multimedialaitteet kuten TV-kuvan langattomat siirtolaitteet.

Kunnat, kaupungit ja elinkeinonharjoittajat tarjoavat yhteyspisteitä 
WLAN-tukiaseman liittäminen jo olemassa olevaan kiinteään tietoliikenneverkkoon on periaatteessa yksinkertaista ja edullista, joten jotkut elinkeinonharjoittajat, kuten ravintolat ja kahvilat tai lentoasemat, tarjoavat joko asiakkailleen maksutta tai maksua vastaan WLAN-palvelua käytettäväksi esimerkiksi kannettavilla tietokoneilla, tablet-tietokoneilla ja älypuhelimilla. Myös kunnat ovat avanneet avoimia verkkoja, jotka voivat teoriassa kattaa kunnan taajamat, kirjastot tai koulut. Näiden Wi-Fi- tai WLAN-hotspoteiksi kutsuttujen palvelujen määrä lisääntyy yhä. VR:n uudemmassa vaunukalustossa on yleensä WLAN matkustajien käytössä. 

Langattoman verkon perustamisen kokonaiskustannuksesta laitteiden osuus on yleensä pieni, joten säästäminen tehdään verkon suunnittelussa ja rakentamisessa sekä ylläpidossa. Verkkojen tietoturva, kattavuus, nopeus ja luotettavuus vaihtelee.

Joissain kaupungeissa on WLAN-verkkotoiminta aloitettu ja lopetettu jo vuosia sitten. Joissain kaupungeissa toimintaa laajennetaan. WLAN-liiketoiminta on useissa operaatioissa havaittu haastavaksi, ja nykyisin kasvavat verkot ovatkin usein veronmaksajien maksamia verkkoja.

Operator WLAN 
Operator WLAN (oWLAN, OWLAN, WLAN Offloading) on järjestelmä, joka yhdistää matkapuhelinverkkojen (esim. GSM) tilaajatunnisteen (IMSI) WLAN-tekniikkaa käyttäviin verkkoihin. Tämä mahdollistaa verkkovierailun (engl. roaming) sekä laskutuksen hallinnoinnin. Teleoperaattorit tutkivat 2000-luvun alussa OWLAN-järjestelmien kaupallista hyödyntämistä, mutta OWLAN ei kuitenkaan koskaan osoittautunut kannattavaksi liiketoimintamalliksi. OWLAN:n sijasta kuluttajat useimmiten yhdistävät matkapuhelimensa tietoverkkoon joko nopealla 3G/4G-yhteydellä tai tavallisella WLAN-yhteydellä joko omasta tukiasemastaan tai julkisesta hotspot-asemasta.

Paikannus
Tietoa WLAN-tukiasemien sijainnista voi hyödyntää paikannuksessa. Tarkkuus on tyypillisesti muutamia kymmeniä metrejä, joskus hivenen enemmän. Paikannus tapahtuu tukiaseman MAC-osoitetta hyödyntämällä. MAC-osoitteet on tallennettu tietokantoihin, joista osa on vapaasti hyödynnettävissä, mm. Googlen tietokanta "Google Location Services" -palvelun kautta. Tekniikka voi avustaa myös GPS-paikannusta, jonka aloitusvaihe voi muutoin kestää minuutteja.

Yhdysvalloissa Skyhook Wireless (aiemmin Quarterscope) kehitti ko. tekniikan ja keräsi tiedot yli 100 miljoonasta tukiasemasta lähinnä Yhdysvalloissa ja Kanadassa. Google kerää vastaavaa tietokantaa ja laajensi tietokantaa merkittävästi Google Street View -palvelun näkymiä kuvatessaan. Ainakin Apple ja Microsoft keräävät vastaavaa tietokantaa.

WLAN-tukiasemien sijaintitietokanta laajentuu jatkuvasti erityisesti älypuhelimien ja mobiililaitteiden GPS-tietojen avulla. Mm. Googlelle välittyvät kaikkien em. laitteille näkyvien WLAN-tukiasemien paikkatiedot, mikäli käytössä on sopiva laite (Android) ja/tai Googlen palvelu (Google Maps). Mikäli GPS-tietoa ei ole käytettävissä, uuden tukiaseman paikannuksessa hyödynnetään lähellä olevia jo paikannettuja WLAN-tukiasemia. Tällöin paikannus on hivenen epätarkempi. Lähes kaikki Suomen WLAN-tukiasemat on paikannettu ja uudet tukiasemat paikantuvat hyvin nopeasti tietokantoihin.

WLAN-signaaleja käytetään myös tarkempaan paikannukseen esimerkiksi rakennusten sisällä perustuen useiden tukiasemien signaalien vertailuun ja niiden pysyvään sijaintiin tunnetuissa paikoissa.

Tietoturvallisuus 

Suojaamattoman avoimen verkon kautta luotu yhteys on täysin turvallinen, kun tietokoneen ja palvelun välillä käytetään TLS-suojausta. TLS-suojatut verkkosivut tunnistaa HTTPS-protokollasta. Yleensä myös selain ilmaisee salatusta yhteydestä (esim. värittämällä osoitekentän tai näyttämällä suljetun lukon kuvaa). Myös VPN-yhteydet ovat salattuja.

WLAN-verkoista osa on avoimia ja osa on suojattu erilaisilla salasanoilla. Yksi vieläkin yleinen ja jo tietoturvattomaksi osoitettu salausprotokolla on WEP. Sen tultua helpohkosti murrettavaksi kehitettiin TKIP, ja sen jälkeen uudet tekniikat WPA ja WPA2. WLAN-yhteyden luvattoman käytön ehkäisemiseksi voidaan ottaa käyttöön myös verkkokorttien MAC-osoitteen tarkistus, jolloin WLAN-tukiasema sallii yhteydenmuodostuksen ainoastaan verkkokorteille, joiden MAC-osoite löytyy WLAN-tukiaseman valkoiselta listalta.

Salasanojen vahvuuden kokeilemiseen on kehitetty erilaisia ohjelmia, kuten AirSnort, Kismet, Kismat ja Elcomsoftin Wireless Security Auditor.

Energiankulutus 
Wifi-reitittimen energiankulutus riippuu sen tehosta. Kyseisten laitteiden energiankulutus vaihteli vuonna 2018 välillä 2-20 wattia keskikulutuksen ollessa 6 wattia.

Käyttönkohteet 
Nykyaikaiset WLAN-toteutukset vaihtelevat pienistä kodin verkoista, suuriin kampuksen kokoisiin, aina mobiiliverkkoihin lentokoneissa ja junissa. Internetiä voit käyttää julkisten WLAN-tukiasemien avulla esimerkiksi ravintoloissa, hotelleissa tai kahviloissa. Käyttäjä voi myös muodostaa oman WLAN-verkkonsa käyttäen mukana kuljetettavaa 4G tai 5G-moodemia, jonka kautta laitteet voivat yhdistää Internetiin langattomasti.

Olemassa olevia langattomia LAN-infrastruktuureja voidaan käyttää myös sisäpaikannusjärjestelminä ilman muutoksia olemassa olevaan laitteistoon.

Katso myös 
 FON
 IEEE 802
 Langattoman lähiverkon tietoturva
 Mastonet
 OpenSpark
 panOULU
 Warchalking
 Wardriving
 Li-fi
 HiperLAN

Lähteet

Kirjallisuutta

Aiheesta muualla

 Wi-fi.org

Ethernet
Dataliikenne
Wi-Fi
Seulonnan keskeiset artikkelit