Chci bezdrátovou síť (6)

, 15. prosince 2004

Tento článek je volným pokračováním mého srpnového seriálu, jež objasňuje vše podstatné, co byste měli chtít vědět, když chcete bezdrátovou síť. Pro ty, kteří tento seriál propásli doporučuji poslední díl seriálu pod kterým najdete odkazy na všechny předcházející díly.

Jak víte, seriál popisuje vše od historie, přes standardy, instalace vnitřních sítí až po instalace venkovních sítí a antény. V jednom z posledních dílů jsem slíbil, že rozvedu co jsou to retranslace a jak se dělají, bohužel jsem to tehdy nestihl.

Berte tedy tento článek jako splátku dluhu, který mám vůči čtenářům tohoto serveru. Takže tolik úvod a pojďte se vrhnout na problematiku retranslací.

Co to znamená retranslace

Představte si situaci, kdy potřebujete spojit dvě místa (řekněme A & B) bezdrátovým spojem, která na sebe nevidí (což bývá téměř vždy nutná podmínka), případně jsou od sebe příliš vzdálena a vy nemůžete porušit generální licenci o maximální hustotě vyzářeného výkonu (případně je to příliš daleko i s porušením). Existuje ale místo R, které „vidí“ na místo A i na místo B,
případně je od obou míst méně vzdáleno. Potom místo R se nazývá retranslační bod a
komunikace z A do B neprobíhá přímo, ale přes bod R. Bezdrátový spoj A ? R ? B
se potom nazývá spoj s jednou retranslací.
Retranslace mohou být někdy i několikanásobné, potřebujete-li např. vytvořit velmi dlouhý spoj, můžete zřetězit např. 3 retranslace (R, S, T) za sebou (víc už se v podstatě nedělá) a tak může komunikace jít postupně A ? R ? S ? T ? B.

Aby to nebylo tak jednoduché, lze za určitých podmínek (které dále rozebereme) mít i různě větvenou retranslaci. Potřebujeme-li tedy spojit bod A s body B a C, ovšem tyto na sebe navzájem
nevidí, ovšem vidí opět všechny na bod R, potom může komunikace probíhat i A ? R ? B,C.

Způsoby retranslace se dají rozdělit nejsnadněji na:
– pasivní,
– aktivní.

Pasivní retranslace využívá jen přesměrování či odrazu signálu (rozebereme dále) bez nějakého přidaného aktivního prvku, není třeba tedy žádného napájení atp., ovšem má mnohá omezení (nelze z tohoto místa „odebírat internet“, těžko se monitoruje, vyžaduje speciální podmínky atd.).

Aktivní retranslace využívá aktivní prvek, který je de-facto další přístupový bod, ovšem bez klientů (respektive klienty jsou jen okolní přístupové body). Při určitých řešení je možné připojovat na tento prvek zároveň i klienty, ale nebývá to optimální (vše rozvedu později)

Pasivní retranslace

V předchozím odstavci jsem psal, že pasivní retranslace využívá buď:

– přesměrování signálu, nebo
– odraz signálu.

Způsob řešení přesměrování signálu je velmi jednoduchý – do bodů A i C dáte směrové antény, které nasměrujete na bod R. Do bodu R pak umístíte dvě antény, jedna bude směrovat na bod A, druhá na bod C, a tyto kabely prostě a jednoduše spojíte k sobě koaxiálním kabelem. Nic víc, nic
míň.
Řešení odrazem signálu je ještě jednodušší – svírají-li body A a C v bodě R malý úhel (řekněme < 45%), můžeme do bodu R umístit odraznou desku a to tak, aby se signál z bodu A od této desky odrazil a podle zákona úhel dopadu = úhel odrazu, byl dále nasměrován do bodu C a vice-versa.

Kdy použít řešení s pomocí přesměrování a kdy pomocí odrazu je složitější. V naprosté většině případů se používá řešení přesměrováním, odrazná plocha musí svírat malý úhel, respektive čím větší úhel svírá, tím větší musí být (protože tím méně plochy stojí v cestě signálu a tím méně
signálu lze tedy odrazit). Plachta je také drahá, instalace složitější, vyžaduje větší místo budově atd. Jedinou odraznou desku, kterou znám je na budově hotelu Opatov (krásně viditelné z metra Opatov), zřejmě je to ale pro licencované pásmo a zde jsou zcela jiné kalkulace. Někdy se ale využívá místo odrazové desky přímo nějaká budova – prostě nasměrujete signál přímo na budovu a ten se od ní při troše štěstí odrazí v tom směru, který potřebujete, aby doputoval k cíli. Ovšem tady pozor, velmi často pak dochází k velkým změnám kvality signálu podle toho, zda je na této „odrazné budově“ vlhká omítka po dešti, či jestli je sucho.

Jaké jsou výhody a nevýhody a čím se liší pasivní retranslace oproti aktivní

Předně je třeba si uvědomit, že v bodě R není žádný prvek, který by signál zesiloval a „čistil“. Vyšlete-li z bodu A signál, je v bodě R zachycena anténou (či odražena panelem) jen velmi malá část signálu (např. 5%) a tato pak přeposlána dál na bod C, který zachytí opět např. 5% z těch
původních 5% a tedy na protější stranu v tomto případě dorazí jen čtvrt procenta původně
vyslaného signálu (nebo dvacetina signálu, který by dorazil, když by se jednalo jen o
dvoubodový spoj A ? R. Signál zároveň není znovu upraven aktivním prvkem a zbaven
šumu, a tak se na vzdálenou anténu dostane šum jak z trasy A ? R, tak z části R
? C.

Výhody pasivní retranslace jsou také zřejmé – na retranslačním místě nepotřebujete žádné prostory v technologické místnosti, temperované rozvaděče či elektrický proud a tak je možná instalace i na odlehlá místa typu strom, komín a podobně.

Z toho vyplývá i kde a jak můžete pasivní retranslace využít:

  • pouze na krátké vzdálenosti (řekněme stovkymetrů),
  • je třeba velmi velkých antén na všech bodech (a tedy je obtížné až nemožné dosáhnout splnění generální licence), optimální jsou plné paraboly (chytají i méně šumu), nejlevnější jsem našel na WiFi Shopu (již od 1730 Kč), doporučoval bych ale používat antény větší než 20 dBi (a tedy jste na štíru s GL)
  • je prakticky nemožné udělat pasivní spoj s více než jednou retranslací,
  • ačkoliv se zdá, že nepřítomnost aktivního bodu může přinést úspory, nutnost použití větších antén, těžší správa atd. přináší větší náklady a pasivní retranslace tak bývá dražší,
  • pronajímáte-li si retranslační místo, potom často platíte podle velikosti zabrané plochy či velikosti antény a protože jsou antény či plachta podstatně větší než u aktivního řešení, můžete platit podstatně více,
  • na retranslačním bodě nemůžete vyvést Ethernet a není možné tak „platit“ pronajímateli tím, že mu dáte Internet
  • retranslační bod by měl být čistě váš, protože je přenášen i šum, je složité dosáhnout jak dostatečného signálu, tak malého zašumění.
  • protože signál nezpracovává žádný aktivní prvek, je přenos malinko rychlejší
  • smysl to má tedy až na výjimky jen tehdy, když nemáte na retranslačním bodě elektřinu (stožár, komín atd.) a nebo když využíváte odrazu od nějakého sousedního baráku a nepotřebujete tak vlastně vůbec retranslační bod.

Aktivní retranslace

Aktivní retranslace jak už název napovídá využívá na retranslačním bodě další aktivní prvek (prvky). Ten přijme signál z bodu A, a pak jej zpracuje naprosto normálně, jako by byl sám klient, tj. očistí jej od šumu, byl-li frame přijat s chybou, je zažádáno o přeposlání, aniž by se signál dále posílal. Je-li vše v pořádku, signál je pak poslán dál buď druhým rozhraním (má-li aktivní prvek více rozhraní), stejným rozhraním (pomocí WDS, nebo režimem více klientů na jednom AP –
viz dále) a nebo přes Ethernet na další bezdrátový aktivní prvek a z něj pak posláno na bod C.

Způsobů řešení aktivní retranslace je mnoho, každý má své výhody a nevýhody, zkusíme si je shrnout.
AP režim s jedním centrálním prvkem

Tento způsob je vhodný pro nejlevnější a nejsnazší řešení na menší vzdálenosti a s menší propustností. De-facto se jedná o standardní síť s přístupovým bodem (Infrastructure – viz předchozí díly seriálu), se dvěma klienty, na každé straně (A a B) jeden. Jak víte, není možné spojit bezdrátově dva přístupové body (vyjma režimu WDS, viz dále). Klienty tak musí být zařízení označované jako „bezdrátový klient“ či „klientský adaptér“ (wireless client), ať už třeba box s Ethernet rozhraním, tak třeba jen přes USB či PCI kartu připojený počítač. Jako klienta můžete ale použít i AP, který podporuje klientský režim (stává se tím vlastně běžným klientským adaptérem s Ethernet rozhraním). Na tento prvek je pak napojena směrová anténa libovolného typu s dostatečným ziskem. Protože spoje s retranslacemi se většinou dělají pro páteřní linky či pro movitější klienty, i zde bych doporučoval použít plné paraboly, které se dostaly na cenu srovnatelnou s ostatními typy antén, přitom ale s výrazně kvalitnějšími parametry danými technologickým řešením (viz díl 5.2 tohoto seriálu) Přístupový bod může být kterýkoliv bezdrátový bridge nebo bezdrátový router. Na něj je připojena buď jedna anténa (všesměrová či sektorová, tak, aby její vyzařovací diagram obsahoval body A i C) a nebo můžete použít dvě směrové antény, které propojíte pomocí anténního slučovače – v tom případě ztratíte sice 3 dB, ovšem výsledná dosažitelná vzdálenost bývá větší (všesměrové i sektorové antény mají malý zisk)

Komunikace probíhá zcela jasně z prvku v bodě A, na prvek v bodě R, na něm se data obrátí a putují stejným rozhraním nazpátek. Z toho vyplývají výhody i nevýhody tohoto řešení

  • výhodou je cena řešení, potřebujete jen jeden aktivní prvek, máte menší náklady na elektriku, rozvaděč atd.
  • částečnou výhodou je rychlost zpracování u velmi malého počtu požadavků – pomalejší než u pasivní retranslace, ale rychlejší než u aktivní se dvěma prvky, kde se musí pakety převést přes Ethernet
  • s nárůstem provozu ovšem výrazně stoupají prodlevy a klesá propustnost, každý paket je
    totiž poslán stejným rozhraním, tj. v době, kdy byl poslán jeden fragment, musí vysílací
    stanice čekat, než jej centrální prvek pošle stejným rozhraním druhé stanici a teprve
    potom může vysílat další fragment
  • výhodou je i velmi snadný přechod na variantu s dvěma aktivními prvky v případě, že je vyžadována větší propustnost, bez velkých utopených nákladů
  • jako výhodu lze považovat i to, že je využíván jen jeden frekvenční kanál
  • spolu s body A a C se mohou připojovat i klienti, ovšem nelze jim pak přidělit vlastní segment a mohou způsobovat neplechu (dá se řešit prvky s podporou VPN) a ještě více zpomalují síť. Lepší je v tom případě připojit na Ethernet navíc AP vyhrazený čistě pro klienty.
  • můžete na AP snadno připojit Ethernet kabel a poskytnout tak Internet v budově, kde je retranslace.

AP režim se 2 aktivními prvky

Tento způsob je velmi podobný předchozímu co se týče podoby, výrazně se ale liší svými vlastnostmi a bývá nejčastějším způsobem řešení retranslace. Při tomto řešení není na retranslačním bodě jeden aktivní prvek, ale dva, které jsou propojeny Ethernetem. Existovaly i prvky se dvěma nezávislými bezdrátovými rozhraními – známé jsou AP-1000 a AP-2000, ty ale nejsou k sehnání a hlavně nemají díky klesající ceně význam. Jediný zajímavý je v tomto ohledu AP-400 0, který je sice pekelně drahý, zato má neskutečné množství funkcí, nejlepší citlivost
na příjem co znám, a možnost provozovat dvě (a díky VPN funkcionalitě třeba sto) nezávislé
sítě standardů 802.11b, 802.11a a 802.11g na dvou bezdrátových rozhraních.
Ale zpět k tématu – každá dvojice prvku v koncovém bodě a prvku na retranslačním bodě (A
? R a B ? R) tvoří samostatnou síť (vlastně standardní Infrastructure síť s jedním klientem). Je tedy možné mít v centru jak klientské Ethernet adaptéry (a na krajích AP), tak adaptéry na krajích a uprostřed přístupové body, tak i „cik-cak režim“ AP ? klient ? AP ? klient (tučně je retranslační bod). Záleží na celkové topologii sítě a na dalších následujících prvcích, zvykem bývá umístit více problematické prvky co nejblíže poskytovateli (aby nemusel jezdit daleko v případě
problémů), tj. první AP umístí u sebe a druhý většinou ke klientovi (který jej může na zavolání restartovat).

V klientském centru jsou pak vždy dvě směrové antény (existuje možnost i jedné a spojení přes slučovač, ale využívá se toho jen velmi sporadicky).

AP režim s využitím WDS

  • cena řešení je mírně vyšší než předchozí řešení, ale ne tolik, aby to byla nevýhoda
  • každý paket putuje postupně přes všechny prvky, nenastává tam žádné čekání, síť je tedy relativně rychlá
  • vesměs se používají dva frekvenční kanály (případně jeden a odlišná polarizace), pakliže ale vyzařovací diagramy nezasahují do sebe (pozor na zadní a boční vyzařování u špatných antén typu síto či yagi), je možné použít i jeden frekvenční kanál a polarizaci
  • spolu s body A a C se mohou připojovat i klienti, ovšem nelze jim pak přidělit vlastní segment a mohou způsobovat neplechu (dá se řešit prvky s podporou VPN) a zpomalují síť. Lepší je v tom případě propojit centrální prvky přes switch (mají-li jen jeden Ethernet port) a do něj připojit navíc AP vyhrazený čistě pro klienty
  • můžete na AP snadno připojit Ethernet kabel a poskytnout tak Internet v budově, kde je retranslace

Tento druh aktivní retranslace je analogický k prvnímu řešení, také využívá jen jeden centrální prvek, ovšem na rozdíl od něj i na krajích (alespoň jednom) je AP. Tyto AP jsou pak propojeny bezdrátově pomocí „wireless distribution system“ (viz předchozí díly seriálu).

  • cena řešení je obdobná předchozím řešením, WDS jsou dnes vybaveny již téměř všechny prvky. Úspora ale může být při vícenásobných retranslacích (viz následující kapitola)
  • rychlost zpracování bývá pomalejší než předchozí varianty, WDS je značný žrout
  • výhodou je i velmi snadný přechod na variantu s dvěma aktivními prvky v případě, že je
    vyžadována větší propustnost, bez velkých utopených nákladů
  • musí být v celé WDS síti využit jen jeden frekvenční kanál (tj. když za sebou budete mít hada z pěti sériově WDS propojených AP, celá tato síť bude využívat jednu frekvenci).
  • lze propojit jen 5 AP na jiný AP pomocí WDS režimu (kvůli propustnosti se ale nedoporučují více než 2)
  • spolu s body A a C se mohou připojovat i klienti, kteří jsou na vlastním segmentu, i tak ale zpomalují síť. Lepší je v tom případě připojit na Ethernet navíc AP vyhrazený čistě pro klienty.
  • můžete na AP snadno připojit Ethernet kabel a poskytnout tak Internet v budově, kde je retranslace. můžete mít v celé síti jen jeden prvek, síť je tedy snadno spravovatelná

Další možné topologie a závěr

Probral jsem tři nejčastější řešení, zbytek jistě zvládnete sami. Můžete využít i ad-hoc (peer-to-peer) režimu bez přístupových bodů (viz přechozí části seriálu), rozhodně bych to ale z bezpečnostních a managovacích důvodů nedoporučoval. Potřebujete-li udělat řešení přes více retranslací, potom můžete mít na každém druhé retranslaci první způsob a na ostatních druhý (tj. klient ? AP ? klient + AP ? klient – tučně jsou zvýrazněny retranslace, klient + AP znamená, že jsou propojeny Ethernetem), nebo můžete využít čistě druhého řešení (tj. klient ? AP + klient ? AP + klient ? AP nebo AP ? klient + klient ? AP + AP ? klient a nebo jiná kombinace) a nebo i WDS režimu (AP ? AP (WDS) ? AP (WDS) ? klient).

Potřebujete-li z některého bodu síť rozvětvit, můžete připojit na Ethernet rozhraní další bezdrátový prvek a postupovat analogicky dál, nebo využít opět WDS režimu a připojit další AP a nebo vytvořit topologii tak, aby byl v daném bodě AP (jak vidno z předchozí ukázky, přehazovat to lze libovolně), a pak můžete na daný AP připojit dalšího Ethernet klienta.

To je vše, co mě k problematice retranslací napadá, máte-li jakékoliv dotazy, dejte vědět v diskusi a zodpovím v diskusi, nebo aktualizuji článek či napíšu pokračování.

Diskuze k článku

vašek, 27. 10. 2005 (10:55):

Mám z Balkonu přímou viditelnost na anténu. S notebookem signál chytám na balkoně dobře. Za rohem v místnosti už nic moc (spíš nic) Myslíte, že by fugovalo dát na balkon retlaslaci, jedno směrovou nasměrovat na vysílač a druhou nasměrovat na místnost (dvě plachovky, nebo dvě paraboly). Antény by od sebe byly tak 20 cm (délka kabelu), jdu o to dát signál jen za roh. Děkuji

LAF, 27. 6. 2005 (12:49):

Pouziti externi anteny beru jako posledni moznost… ;o)

LAF, 27. 6. 2005 (12:46):

Zdrawim
Muj dotaz se sice netyka WiFi (pres ktere serfuji), ale snad se dockam alespon nejake reakce.
Bydlim v miste se spatnym GSM signalem a zajimalo by me, jestli ma cenu resit tento problem za pomoci pasivni retlanslace. (Tedy jestli to neni primo omezeno zakonem. Jakoze asi bude… 🙂 )
Pripadne, jestli by se nasel nekdo, kdo by poradil, jak dostat signal ze strechy do nejake mistnosti asi o 7 metru nize, kde je uz signal nedostacujici.
Diky!

romel, 26. 6. 2005 (00:22):

velmi jednoduché – ač wifi není full duplex, stejně můžeš posílat data data z pc a zaroveň přijímat, viz bittorent, apod. zkrátka ty časy přepínání vysílám-přijímám jsou velmi malé( resp. rychlé), víte pane 🙂

Milan, 27. 1. 2005 (11:04):

četl jsme, že existují na WiFi telefony, nechápu jak mohou fungovat, když Wifi je half-duplex.
Může mi to někdo vysvětlit?

Pavel Šrubař, 25. 12. 2004 (15:11):

Nechápu, proč jak může ostře směrová anténa pasivního retranslátoru porušovat GPL. Pokud si dobře vzpomínám, licence stanoví maximální přípustný vyzařovaný výkon, tedy nějaké miliwatty na steradián (na rozdíl např. od amatérského CW vysílání, kde je limitován příkon koncového stupně vysílače). Pokud jsou obě antény stejné, a i když zanedbáme ztráty v jejich propojení, nemůže být přece vyzářený výkon nikdy větší než přijímaný příkon ve stejném prostorovém úhlu.

noname, 16. 12. 2004 (22:54):

ad jedna anténa: když byste četl pozorně, tak byste se tam o tom dočetl, samozřejmě to možné je, záleží na tom jak moc máte vytíženou síť atd. 
ad jméno: psal jsem to onehdá na marigoldu – nutné to bylo, zaměstnavatel mi nedovolil psát články, musel jsem to dělat inkognito. Teď už pro něj nedělám, takže si mohu psát co chci kam chci.

Mickeynator, 16. 12. 2004 (16:52):

sa to tam ozaj prehladne spomina :-))), estek by som xcel vidiet toho typka, co to bude frcat cez pasivnu retrans. sak by bol blbec
AD aktivna retr.: netreba mat dve anteny, staci jedna vsesmerovka a ta zaroven moze chytat aj prijimat, nas priklad pripojenia mame jedneho typka, co ide od ISP cez vsesmer a na jeho vsesmer sa chytaju jeho klienti aj nase APcko a my ako klienti, jednoduche, nie? xixixi

error, 16. 12. 2004 (09:40):

A bylo nutno to psát anonymně? Když velký bratr stejně věděl, že to je Kapler? :-)))

Kategorie Technologie.

Diskuze: 9 Comments

Navštivte také

Speedmeter Internetu pro všechny

Katalog Wifi sítí

Reklama:

Bleskovky

Pozvánka na workshop IPv6 v praxi – posledních pár dní na registraci.

, 28.2. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem Pozvánka na workshop IPv6 v praxi – posledních pár dní na registraci.

Sprintel jako první regionální operátor spouští novou síť v pásmu 3,7 GHz

, 6.2. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem Sprintel jako první regionální operátor spouští novou síť v pásmu 3,7 GHz

IT dovednosti teenagerů – mají se starší bát mladé generace?

, 14.1. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem IT dovednosti teenagerů – mají se starší bát mladé generace?

MPO spustilo veřejnou konzultaci nové mapy – intervenčních oblastí pro dotace NGA

, 19.11. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem MPO spustilo veřejnou konzultaci nové mapy – intervenčních oblastí pro dotace NGA

UPC hlásí výrazný růst tržeb i připojených domácností

, 12.11. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem UPC hlásí výrazný růst tržeb i připojených domácností

Konferencia „Kam kráčajú telekomunikačné siete Slovensko 2018“ už za pár dní. Nepremeškajte registráciu.

, 8.10. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem Konferencia „Kam kráčajú telekomunikačné siete Slovensko 2018“ už za pár dní. Nepremeškajte registráciu.

Letní akvizice – Edera kupuje Metropolitní

, 3.7. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem Letní akvizice – Edera kupuje Metropolitní

ISP Futuretec 2018

, 21.5. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem ISP Futuretec 2018

Vodafone kupuje UPC. Obchod musí ještě potvrdit Evropská komise.

, 10.5. Komentáře nejsou povolené u textu s názvem Vodafone kupuje UPC. Obchod musí ještě potvrdit Evropská komise.

Více bleskovek →

Články

 

Doporučujeme

Děti a bezpečí z/na internetu – jde to vůbec nějak zajistit?

Děti a bezpečí na internetu – sociální sítě

Mám pomalý internet! Kde je chyba?

Ruší vaše vysílače meteoradary?...

Chystá se EU brutálně regulovat internet?

Kyberbezpečnost nejen v prostředí youTube

Proč investovat do vzdělávání zaměstnanců

Vybíráme nový notebook...

Takový byl seminář o GDPR v Olomouci

Dotace na vysokorychlostní internet...

Jak vypadá vysílač lokálního providera a proč by to mělo zákazníka zajímat?

Aby wifi doma fungovala.

Zpoplatnění bezlicenčních pásem by zdražilo internet, nebo snížilo jeho dostupnost

Internethome končí s bezdrátem. Nespokojení klienti často volí osvědčené lokální ISP.

Budeme mít internet z dronů a balonů?

Rychlosti internetu v lednu 2014, poprvé přes 70 tisíc měření a několik novinek

LTE? Žádnou mobilní revoluci nečekejte…

Speedmeter IPV pro zařízení se systémem Android nově na Google Play

Mobilní revoluce nebo evoluce?

Waze – doprava na dlani

Stručný úvod do geosociálních sítí

Databáze knihoven a rozcestník pro knihovníky i poskytovatele připojení

Instagram – cesta k úspěchu

Sdílení a zálohování s Dropboxem

Webové aplikace s geolokací

Posílání datových balíků po Internetu

AirFiber24 – ostrý test z reálného provozu

Česká republika a rychlosti internetu podle Akamai

PPF Petra Kellnera se přihlásila do aukce kmitočtů. Překvapivý kandidát na čtvrtého operátora.

Pinterest – nová hvězda mezi sociálními sítěmi

Google nejen vyhledávačem: Umíte správně vyhledávat?

Malware a jeho současné podoby

Odkazy odjinud