Sieci bezprzewodowe (Wi-Fi, IEEE 802.11)

[pshem]

Zostałem poproszony o naskrobanie paru słów o sieciach bezprzewodowych. Ponieważ ostatnio zwiększa sie liczba pytań na ten temat, postanowiłem pozbierać parę faktów w jednym miejscu. Mam nadzieję że ten tekst będzie przydatny dla osób poszukujących odpowiedzi. Nie uważam się za wyrocznię w kwestii sieci bezprzewodowych, jeśli wystąpią tutaj jakieś nieścisłości, lub któraś z informacji przeze mnie podanych okaże się błędna, prosze o informacje, zamieścimy sprostowanie :) I mam nadzieję że moje biedne renderingi nikogo nie wystraszą :)

no i stało się, pierwsze błędy znalezione i poprawione

 

 

OK, zaczynamy. Oto kilka informacji ogólnych

Sieć bezprzewodowa (w skrócie Wi-Fi - Wireless Fidelity) wykorzystuje fale radiowe do przenoszenia informacji. W odróżnieniu od Ethernetu/FastEthernetu gdzie medium przenoszące informacje to para miedzianych przewodów, medium dla Wi-Fi jest juz zainstalowane przez nature - to przestrzeń wokół ciebie ;). Do komunikacji wykorzystywane są częstotliwości ~2.4GHz. A więc telefony komórkowe, myszki bezprzewodowe i inne urządzenia które możesz mieć w domu nie powinny niczego zakłócać (podobno stare analogowe telefony bezprzewodowe pracuja na tym zakresie, ale na dużo mniejszej mocy, więc chyba nie ma się o co martwić).

 

Na dzień dzisiejszy mamy trzy popularne standardy przesyłania danych 11mbps (IEEE 802.11b), 22mbps (IEEE 802.11b+) oraz 54mbps (IEEE 802.11g). Zaczynają się pojawiać urządzenia pozwalające na prace z prędkościami 108mbps. Standardy te są kompatybilne ze sobą w dół, a więc access point 54mbps będzie współpracował z kartą sieciową 11mbps.

Z tego co się dowiedziałem, to nie warto na razie inwestować w szybki sprzęt. Obiecywane przepustowości dotyczą warunków idealnych, które nigdy i nigdzie nie występują. Realnie transfery sieci 22mbps to ok 800kb/s, a 11mbps ok 600kb/s (kilobajtów). Nie sprawdzałem tego osobiście, tak twierdzi pomoc techniczna firmy Planet.

 

AP działają w half duplex'ie. Jeśli ap, lub karta sieciowa pracują z prędkościa np 11mbps, to oznacza ze ta prędkość dzielona jest pomiędzy wszystkie nadające/odbierające aktualnie dane urządzenia. A więc dwa urządzenia 11mbps pracujące naraz, mają do dyspozycji po 5.5mbps, 3 urządzenia maja po 11mbps/3 itd (na wysyłanie i odbieranie danych).

Rozsądnym polecanym maksimum jest 25 użytkowników na jeden AP.

Ciekawostką (ale ważną) jest to, że komunikcja karta wifi<->ap jest niesymetryczna (karta wi-fi 2x szybciej pobiera dane z ap niż wysyła). Komunikacja ap<->ap jest symetryczna (dane w obie strony idą z tą samą prędkością).

 

Każde urządzenie będzie starało się używać największej możliwej szybkości (chyba że skonfigurujesz inaczej). Wraz z zwiększaniem się odległości, lub z coraz większa liczbą przeszkód, transfer będzie malał. (np 11mbps -> 5.5mbps -> 2mbps -> 1mbps -> teraz już nic nie zadziała). Oczywiście im lepsza antena, tym większe odległości na ktorych sieć będzie działała szybko (lub w ogóle).

 

Na szybkość pracy sieci bezprzewodowej wpływa pogoda. Gwałtowne i obfite ulewy, oraz zamiecie śnieżne potrafią tłumić sygnał. Mgły nie należy się obawiać ;)

 

Kiedy warto zainstalować sieć radiową? Ciężkie pytanie, odpowiedź niestety wcale nie jest oczywista i jednoznaczna. Fale radiowe przenikają przez ciała stałe, jednak nie odbywa się to bezstratnie. W praktyce może się zdarzyć ze dwa urządzenia nie będa miały zasięgu w obrębie jednego budynku, a nawet mieszkania (grube ściany z zbrojeniem). Niestety aby się dowiedzić czy w danym przypadku wszystko zadziała - nie pozostaje nic innego jak po prostu <span style='color: red;'>ORT: wziąść</span> sprzęt i sprawdzić. Szkoda tylko że sklepy nie pożyczają sprzętu :(

Dlatego z całą pewnościa moge powiedzieć: jeśli mieszkasz w bloku z wielkiej płyty, i chcesz aby access point ogarnął zasięgiem kumpla 3 piętra pod tobą, i drugiego 2 piętra nad tobą, ale po przeciwnej stronie bloku - to zapomnij o wi-fi. NIE ZADZIALA. Nawet z dodatkowymi antenami. Tańsze, wygodniejsze (i szybsze przy transferach) będzie staroświeckie położenie kabli.

Natomiast jeśli chcesz połączyć dwa odlegełe punkty (NIE przez ściany, albo przez co najwyżej jedną-dwie), lub objąć zasięgiem dużą, otwartą przestrzeń, to mamy szanse na powodzenie. (z odpowiednią anteną - rzecz jasna)

 

 

Access point (ap), karta sieciowa

karta sieciowa - co to jest karta sieciowa to każdy wie. Wkładamy takie coś do kompa. Tylko że zamiast do kabla, to podłączamy do anteny.

 

access point - ap to odpowiednik switcha/huba. Mała skrzynka, zazwyczaj posiada złącze antenowe (czasami dwa złącza), gniazdko RJ45 (czasem więcej jeśli ma wbudowanego switcha), gniazdo zasilania, przycisk reset. Można spotkać ap zawierające także router. Zatrzymamy się na chwilkę przy gniezdzie antenowym. Analizując cenniki i katalogi stwierdzam ze popularne sa dwa typy złącz - SMA i N. SMA wygląda jak pomniejszone złącze anteny telewizyjnej.

Złącza typu N nie widziałem. Idea jest prosta, kupując antene i ap, wybieramy takie modele aby miały te same złącza. Istnieją co prawda przejściówki, ale nie polecam ich - traci się na nich część sygnału.

 

Podłączenie ap jest dość proste, z jednej strony antenka, z drugiej kabel ethernetowy. Jeśli jeszcze nie działa - to zapomniałeś o zasilaniu ;) Od strony Ethernetu mamy wolność wyboru, można podpiąc ap do switcha, a można do kompa. Jak kto woli, jak komu wygodnie. Trzeba pamiętać o jednym, ap z reguły mają własny adres ip. Zwłaszcza w przypadku tych konfigurowanych przez przeglądarke www zadbajmy, aby komp i ap znalazy sie w tej samej sieci (np WAP-1963 firmy Planet standardowo ma ip 192.168.0.1).

 

Kiedy całość jest już podłączona i wszystkie diody wesoło migają, pora na konfigurację. Najważniejsza dla nas w tej chwili jest "topologia sieci". W zależności od tego co chcemy osiągnąć musimy wybrać odpowiedni tryb pracy.

 

Dla kart sieciowych zazwyczaj mamy dwa tryby pracy:

:arrow: Ad Hoc - czyli praca bez ap, mamy dwa lub więcej kompów z kartami wi-fi, i chcemy je połączyć. Jest to sieć peer-to-peer, każdy komunikuje się z każdym (w zasięgu). Gdyby chcieć przedstawić to przy pomocy kabli, to każdy komp miałby osobny kabel do każdego innego kompa. (dla zaawansowanych - topologia full-mesh)

:arrow: Infrastructure - czyli praca z ap. W tym przypadku ap działa tak jak switch, każdy komp z kartą wi-fi komunikuje się z innymi poprzez ap. Wygląda to jak normalny FastEthernet, przy czym zamiast kabli mamy fale radiowe (topologia gwiazdy).

 

Dla ap mamy więcej możliwości - podam ustawienia dla ap WAP-1963A Planeta (zakładam że są to tryby występujące w większości ap...)

:arrow: Access Point - komp, lub LAN podłączony do ap otrzymuje most (bridge) pomiędzy siecia przewodową a bezprzewodową

:arrow: Station Infrastructure - komp, lub LAN podłączony do ap otrzymuje dostęp do sieci bezprzewodowej poprzez ap

:arrow: Ad Hoc - komp podłączony do ap w tym trybie zostaje członkiem sieci Ad Hoc (czyli ap zachowuje się jakby był kartą Wi-Fi w trybie Ad Hoc)

:arrow: AP Bridge Point To Point - kompy lub LANy podlączone do dwóch ap w tym trybie otrzymują most (bridge) pomiędzy dwoma sieciami. Tryb ten producenci nazywaja często "interbuilding bridge", poniewaz praktyczne zastosowanie to łączenie dwóch sieci lokalnych znajdujących się w różnych budynkach. BARDZO przydatny tryb.

:arrow: AP Bridge Point To Multipoint - podobnie jak wyżej, ale można połączyć więcej LANów (budynków) - do maks. 8. w tym trybie multimost (multibridge) tworzy "szkielet" sieci, do ktorej podłączone są LANy

:arrow: AP Bridge WDS - ap zachowuje się jak repeater, powiększając zasięg pomiędzy dwoma ap.

 

Kilka słów wyjaśnienia:

Szczerze mówiąc nie bardzo widze sens istnienia trybu AP i Infrastructure. Wydaje mi się że w drugim przypadku konieczny będzie router do zapewnienia komunikacji pomiędzy siecią kablową a radiową.

Most (bridge) to urządzenie które przepuszcza pakiety (lub nie) na podstawie docelowego adresu fizycznego mac. Dla początkujących - most łączy dwie sieci i powoduje mniejsze korki. (dla bardziej zaawansowanych, bridge złożony z dwoch ap jest "przeźroczysty" dla sieci. ap ma co prawda własny adres fizyczny, ale nie zachowuje sie jak router i nie zmienia w pakiecie adresu źródłowego mac).

Repeater - urządzenie wzmacniające sygnał - w tym przypadku wydłuża zasięg anten - dość kłopotliwe rozwiązanie - po pierwsze trzeba takiego ap położonego w połowie drogi jakoś zasilać, a po drugie wprowadza to ogromne opóźnienia. Lepiej zainwestować w porządne anteny.

 

Na co należy zwrócić szczególną uwagę przy wyborze ap. Są to w zasadzie trzy rzeczy:

:arrow: prędkość pracy - im większe LANy będziemy łączyć tym szybszy sprzęt będzie nam potrzebny.

:arrow: tryby pracy - BARDZO WAŻNE - nie każdy ap oferuje wszystkie wymienione wyżej możliwości. Absolutnym minimum sa tutaj tryby Access Point i Ad Hoc. Bridge oraz Bridge Point to Multipoint nie zawsze są obsługiwane. (przykład: WAP-1963 ma tylko dwa pierwsze tryby, WAP-1963A ma wszystkie).

:arrow: dodatkowe wyposażenie - wbudowany switch czy router - to się może przydać, w ekstremalnym przypadku mamy jedno pudełko zamiast trzech.

:arrow: a cena ?? nie żartujcie - jak każdy z sieci zrzuci się po parę złotych to nawet na ap 108mbps będzie was stać :)

 

Kolejna pozycja w konfiguracji - to kanał na którym pracują nasze urządzenia. W Europie mamy dostępne 13 kanałów. Ważne jest aby wszystkie nasze urządzenia pracowały na tym samym kanale. Jeśli w okolicy jest druga sieć radiowa, to postarajmy się, aby te sieci pracowały na różnych kanałach. Dość ważne jest to aby kanały były od siebie jak najdalej oddalone. a więc jeśli mamy trzy sieci w okolicy, to lepiej by było gdyby pracowaly one na kanałach 1, 5, 9 niż na kanałach 1, 2, 3.

 

Ustawienia dotyczące bezpieczeństwa na razie pomijam. Jeśli doszedłeś(łaś) do tego momentu, to znaczy że pewnie masz już jakiś ap lub karte w domu, masz też pewnie instrukcję. Korzystając z niej ustawienie haseł to banał ;)

 

 

Anteny i kable (jakie kable - przecież to sieć bezprzewodowa ?!? - a jednak - kable też są ;) )

Mamy już sprzęt podłączony do kompów, oraz LANów teraz pora na anteny.

Antenke wbieramy na podstawie obszaru jaki ma obejmować. Jeśli chcemy mieć małą sięc w obrębie pokoju/mieszkania z gipsowymi ściankami działowymi, to w ogole możemy sobie darować dodatkowe anteny. Standardowe antenki dołączane do ap i kart sieciowych (zysk 2dBi) wystarczą. (z autopsji wiem ze mieszkanie 60m^2 w bloku z wielkiej płyty, ale gipsowymi ścianami działowymi w całości jest pokryte zasięgiem z WAP-1963).

Dane wyciągnięte z instrukcji WAP-1963 - dotyczące standardowej anteny - zasięg w terenie otwartym:

11mbps - 140m <-- to jestem w stanie potwierdzić - rzeczywiście w terenie otwartym tak działa.

5.5mpbs - 200m

2mbps - 270m

1mbps - 340m

 

Problematyczne mogą być karty radiowe na USB (te które wyglądają jak zakreślacz biurowy). Ich wbudowane antenki potrafią zgubić sygnał. Proponuję ich unikać.

 

Natomiast przy większych dystansach musimy się już poważnie zastanowić. Do wyboru mamy następujące typy anten:

:arrow: dookólne - z grubsza - promieniują w wszystkie strony, standardowa antenka to własnie ten typ. Przydatna do postawienia w mieszkaniu/biurze/na środku placu.

 

:arrow: kierunkowe - jak sama nazwa wskazuje dzialaja w konkretnym kierunku, charakteryzują się małymi szerokościami wiązki (nawet do 6stopni w pionie i poziomie), za to zasięg (do 30km) potrafi to wynagrodzić.

 

dwa następne rodzaje nie są uważane za osobną grupę, ale uważam że warto je wymienić osobno.

:arrow: Anteny sektorowe mają wiązke szerokości ok 60stopni w pionie i poziomie, oraz ok. 200-300 m zasięgu. Dzięki temu możemy dostarczyć sygnał np do kilku położonych obok siebie bloków.

 

:arrow: Anteny szczelinowe mają wiązke o szerokości np. 5 stopni w pionie oraz różnie (90 lub więcej) stopni w poziomie. Dzięki temu można pokryć zasięgiem całkiem spory plac.

 

Co oznacza szerokość wiązki ? Otóż im mniejsza szerokość wiązki w pionie, tym sygnal jest bardziej płaski, im mniejsza szerokość w poziomie, tym mniej rozległy jest zasięg. Mam nadzieje że widac to dość dobrze na grafikach poglądowych.

 

Drugą cechą na którą należy zwrócić uwagę to zysk energetyczny anteny mierzony w decybelach. Ogólnie im większy zysk tym większy zasięg anteny i tym większa szansa na bezpłodność sąsiadów ;)

 

Po wyborze anteny pozostaje podłączenie jej do ap/karty radiowej. Do tego celu użyjemy kabla, wtyczki oraz czasem:

:arrow: splitter - musimy go użyć aby podłączyc więcej (dwie lub cztery) anten do jednego gniazda,

:arrow: przejściówka - do zastosowania kiedy ..... wtyczki nie pasują ;)

 

Wszystkie te elementy mają jedną cechę wspólną, powodują one stratę sygnału (a co za tym idzie zasięgu).

W kablach można wybierać: H-1000 to ten lepszy i droższy, H-155 to ten gorszy i tańszy. Obowiązuje jedna zasada, im mniej kabla tym lepiej. Im dłuższy kabel, tym słabszy sygnał dochodzi do anteny, a więc zmniejsza się zasięg.

Przejściówek należy unikać jak ognia, lepiej kupić na początku antenę z odpowiednią wtyczką.

 

Pozycjonowanie anten.

Od razu sie przyznam że nie mam pojęcia jak ustawić anteny na odległości np. 10km.

Natomiast co do bardziej amatorskich zastosowań, to istnieje jedna słuszna metoda (zalecana przez producenta) i dwie wymyślone przez polaków ;)

:arrow: metoda słuszna - notebook z kartą Wi-Fi + odpowiednie oprogramowanie (zazwyczaj dołączane do kart radiowych). Idziemy w pożądane miejsce, po czym odpalamy program i patrzymy na dużo zielono-czerwonych słupków na ekranie. W tym czasie kumpel kręci anteną. Celem jest takie ustawienie anteny aby wykres pokazywał największą wartość. Wadą tego rozwiązania jest to że niestety nie każdy ma w domu notebooka z kartą Wi-Fi. No ale jeśli nie masz notebooka, to przecież na pewno masz palmtopa z modulem Wi-Fi ;)

:arrow: chyba jednak nie masz ani notebooka ani palmtopa skoro czytasz ten punkt. Metoda ekonomiczna - używamy wskaźnika laserowego (takiego z bazaru), przyczepionego prostopadle do deseczki. Przykładamy deseczke do anteny, a następnie kręcimy anteną aż wskaźnik wskaże wybrany punkt.

:arrow: metoda troszkę droższa, ale wciąż ekonomiczna - używamy aparatu cyfrowego. Celujemy anteną na oko. Przykładamy aparat do anteny i pstryk fotkę, patrzymy co wyszło, poprawiamy, cyk - fotka, poprawiamy, cyk - fotka ....

 

Kilka przykładów

Pora na kilka przykładów - w formie pytań i odpowiedzi. Jako propozycje użyję anten z asortymentu firmy Interline.

pyt: Mieszkam na osiedlu domków jednorodzinnych i chcialbym z kumplem zrobić sieć.

odp: W zależności od odległości pomiędzy dwoma domami użyj anten kierunkowych(większy zasięg i wyższa cena), lub sektorowych (niższy zasięg i cena). Anteny kierunkowe - BabuYAGA (zasięg ok. 400m przy 22mbps), PARABOLIC mini (zasięg ok. 1200m przy 22mbps). Antena sektorowa PANEL (zasieg 140m przy 22mbps)

 

pyt: Mieszkam na osiedlu domków jednorodzinnych i chcialbym zrobić sieć na kilku(nastu) użytkowników.

odp: W domu w którym stoi ap (np. jest tam łącze z inetem) użyj anteny dookólnej (np. HORIZON XP, albo RANGER), a w domach klientów użyj anten kierunkowych (np. BabuYAGA). Taka sytuacja występuje na obrazkach pokazujących typy anten. AP powinien pracować w trybie access point lub infrastructure.

Przykładowych zasięgów nie będe tutaj podawał, można przestudiować konkretne przypadki przy pomocy kalkulatora zasięgu (link na końcu posta).

 

pyt: Mieszkam w bloku z wielkiej płyty, w bloku naprzeciwko jest kumpel (albo paru kumpli), którzy chcą korzystać z mojej sieci.

odp: Użyj dwóch ap które oferują funkcje mostowania (bridge). W zależności od odległości użyj anten sektorowych (PANEL) lub kierunkowych (np. BabuYAGA).

 

pyt: Dobra, okazało się że kumple z jeszcze jednego bloku też chca się podłączyć. I co teraz ??

odp: Teraz należy poprzez spliter podłączyć dodatkową antenę, i użyć trybu multimostu (bridge point-to-multipoint). U kumpli stawaisz dodatkowy ap.

 

pyt: Mam biuro/duże mieszkanie i chcę zrobić bezprzewodową sieć dla notebooków/na lan party.

odp: Użyj ap w trybie access point oraz standardowej antenki która była w pudełku z ap. Ewentualnie możesz po prostu zrobić sieć Ad Hoc, każdy kto przyjdzie w kompem z kartą wifi po prostu sie do niej dołączy.

 

pyt: Mieszkam w bloku z wielkiej płyty, albo w starej kamienicy z pancernymi ścianami. Chce zrobic z kumplem sieć, ale mamy po drodze 14 ścian, szyb windy i metalowe schody. Jakich anten użyć ?

odp: Żadnych. Prawie na pewno nic nie zadziała. Użyjcie kabli. Taniej i szybciej (bo 100mbit).

 

pyt: Ale ja mam dużo kasy i kupie najmocniejsze anteny i super-hiper-du.per wzmiacniacze :twisted: .

odp: Jak już koniecznie chcesz sie wykosztować to zróbcie sieć 1gbps używając żelowanej skrętki, albo światłowodów.

 

 

Tak to już koniec

I to by było w paru słowach na tyle...

Dorzuce jeszcze dwa linki które uważam za przydatne.

 

:arrow: http://www.interline.pl/interline.php?lang...s=../zasiegi_gt - strona producenta anten, gdzie można sprawdzić wpływ anteny, kabla oraz jego długości na zasięg.

 

:arrow: http://www.planet.a.pl/trade/productlist/110 - katalog produktów firmy Planet (nie to nie jest reklama, i nie pracuje u nich, po prostu robią tani sprzęt).