Факты WiFi

1. Что такое и для чего нужны беспроводные сети.

Беспроводная сеть отличается от проводной тем, что вместо сетевого кабеля и коммутаторов применяются преобразователи среды, которые преобразовывают данные в радиоволны и передают соседнему устройству. Применяются для связи компьютеров и компьютерных сетей между собой в тех случаях, когда прокладывание кабеля не возможно или экономически не выгодно. Но это не значит что беспроводной канал лучше, наоборот, он по многим параметрам проигрывает кабелю.
В беспроводной сети обычно есть главное устройство – базовая станция (БС), и клиентские устройства – клиенты или абонентские станции (абонентские терминалы). Обмен данными идет между ними под управлением базовой станцией.

1.1. Беспроводные сети на базе wi-fi.

В большинстве случаев беспроводную сеть делают на технологии Wi-Fi, другое официальное название – 802.11. Имеет несколько реализаций и работает на разных частотах и скоростях:


802.11-B – 2ггц. Скорости до 11мбит. – В настоящее время протокол устарел.
802.11-G – 2ггц. Скорости до 54мбит.
802.11-A – 5ггц. Скорости до 54мбит.
802.11-N – 2/5ггц. Скорости до 300мбит.

Канальные скорости не имеют ничего общего с пропускной способностью через беспроводную сеть. Кроме самих данных передается много служебной информации, она занимает примерно половину от представленной выше скорости. Реальная максимальная пропускная способность представлена ниже:

802.11-B – 2ггц. Пропускная способность менее 5мбит.
802.11-G – 2ггц. Пропускная способность менее 22мбит.
802.11-A – 5ггц. Пропускная способность менее 22мбит.
802.11-N – 2/5ггц. Пропускная способность менее 150мбит.

Режимы работы могут совмещаться, для частоты 2ггц это 802.11 B/G/N, для частоты 5ггц это 802.11 A/N. Одновременная работа на всех стандартах снижает общую пропускную способность, поэтому желательно использовать жесткое указание режима для различных сфер применения:

Беспроводная сеть в квартире – только G, только N, вместе G и N. Режим B использовать не стоит, т.к. он не дает никаких преимуществ по дальности, однако сильно ограничивает скорость.

Беспроводная сеть на улице – только G, только N, только A. Использовать одновременную работу на 2-х режимах не стоит, т.к. это снижает общую пропускную способность. Администратор сети сам должен определять нужный режим при создании сети.

В сети на базе wi-fi все устройства имеют равную возможность доступа к эфиру. Прежде чем начать передачу устройство слушает эфир, и если он свободен начинает передачу. Но может случится такая ситуация, когда 2 устройства начали передачу одновременно – в этом случае данные будут потеряны, произойдет коллизия. Чем больше устройств в сети – тем больше вероятность возникновения коллизий, следовательно при увеличении количества устройств в сети – сильно уменьшается скорость.

Вот пример передачи данных с использования wi-fi:

БС>Клиент_1 – Держите порцию данных.
БС<Клиент_1 – Вот мой ответ на них.
БС<Клиент_2 – Получите мои данные.
БС<Клиент_3 – Получите мои данные.
БС>Всем – Ничего не слышно, попробуйте снова.
БС<Клиент_3 – Получите мои данные.
БС>Клиент_3 – Держите порцию данных.

На данный момент использовать wi-fi в чистом виде для создания беспроводных сетей нельзя, он имеет низкую пропускную способность и слабую помехозащищенность. При увеличении числа клиентов сети пропускная способность очень сильно падает, а в некоторых случаях становится не стабильной.

Для нормальной работы wi-fi на улице – необходимо обеспечивать прямую видимость между устройствами для получения максимальной скорости и стабильности канала. Если не соблюдать это условие, скорость работы может уменьшаться, вместе со стабильностью.

1.2. Беспроводные сети на базе wi-fi с использованием поллингового протокола.

Для решения проблем с коллизиями были разработаны поллинговые протоколы, с помощью которых устройства сети управляют передачей данных. Для этого используется циклический опрос клиентов сети друг за другом, чтобы узнать есть ли у них данные для передачи по радиоканалу. Если такие данные есть – устройству предоставляется разрешение на их передачу. Все другие устройства в это время молчат. Если при опросе у клиента нет данных для передачи – происходит опрос следующего клиента и так далее.

Выглядит это примерно так:

БС>Клиент_1 – есть данные на передачу?
БС<Клиент_1 – нет данных.
БС>Клиент_2 – есть данные на передачу?
БС<Клиент_2 – да есть.
БС>Клиент_2 – передавай.
БС<Клиент_2 – передаю.
БС>Клиент_3 – есть данные на передачу?
БС<Клиент_3 – нет данных.

И так по кругу.

У разных производителей оборудования свой взгляд на работу поллингового протокола. Разные протоколы между собой не совместимы, обычно каждый производитель оборудования разрабатывает свой собственный протокол и держит в секрете нюансы его реализации. В большинстве случаев поллинговый протокол увеличивает скорость работы при передаче данных по радиоканалу, т.к. отсутствуют коллизии – а раз их нет, значит эфир используется более рационально. Но при наличии помех при использовании поллингового протокола растет задержка, ведь требуется подтверждение каждой операции – а из-за помех подтверждения могут быть потеряны.

1.3. Беспроводные сети на базе wi-fi с использованием TDMA.

Дальнейшее развитие поллинговых протоколов привело к реализации выделения временных интервалов для передачи данных, вместо циклического опроса. Для этого база передает за определенное время порцию данных для одного или сразу нескольких клиентов. В этой передаче так же указано каким клиентам и в какой последовательности разрешено передать свои данные так же за определенный интервал времени. После окончания передачи база сразу начинает принимать данные от клиентов. Далее процесс повторяется снова.

Происходит это так:

БС>Клиент_1 – вот тебе данные, Клиент_2 – вот тебе данные, Клиент_4 – вот тебе данные.
БС>Разрешаю передачу сначала Клиент_2, потом Клиент_3.
БС<Клиент_2 – передаю данные.
БС<Клиент_3 – передаю данные.

При таком режиме работы эфир используется с максимальной отдачей, потому что не нужно запрашивать разрешение каждого клиента по отдельности или передавать каждому данные по отдельности. Так же максимально высокая устойчивость к помехам от беспроводных сетей на базе wi-fi – ведь эти устройства перед передачей данных слушают эфир для определение его доступности, а при передаче данных с использованием TDMA всегда что-то передается – поэтому wi-fi устройства будут находиться в процессе вечного ожидания и не смогут нормально работать.

1.4. Беспроводные сети на базе wimax.

Для использования беспроводной передачи данных на улице был специально разработан протокол wimax 802.16. Протокол wi-fi разрабатывался для использования внутри помещений и не предназначен для работы на больших расстояниях на улице из-за своей структуры. Однако это не мешало его использованию на улице, но не во всех случаях он работал удовлетворительно. Для максимально стабильной работы на улице и используется протокол wimax.

Существует 2 его разновидности 802.16d для фиксированного доступа, и 802.16e для мобильного. Применяется для построения беспроводных сетей с большим количеством клиентов, при работе в условиях ограниченной видимости или на отраженном сигнале.

• 802.16d – сеть фиксированного доступа, представляет собой базовую станцию и подключенные к ней стационарные клиентские устройства, которые располагаются на стенах и крышах зданий и не перемещаются с места на место.

• 802.16e – сеть мобильного доступа, представляет собой базовую станцию и подключенных к ней мобильных клиентов, которые могут перемещаться во время своей работы, либо подключенных к ней стационарных клиентов комнатного и уличного исполнения, которые так же не перемещаются с места на место, но могут быть быстро установлены силами любого человека.

1.5. Какой же тип сети выбрать мне?

Если вы собираетесь создать свою беспроводную сеть, то сперва определитесь с задачей, которую хотите решить созданием этой сети, вот типовые примеры:

• Сеть внутри помещения, клиенты с ноутбуками – в этом случае нужно делать сеть на базе чистого wi-fi.

• Сеть для подключения клиентов на улице, клиенты с ноутбуками – в этом случае нужно использовать wi-fi, ведь ноутбуки не понимают поллинговые протоколы.

• Сеть для подключения стационарных клиентов, расположенных в частных домах – тут уже нужно использовать поллинговый протокол.

• Сеть для подключения большого количества стационарных клиентов, расположенных в частных домах – нужно присмотреться к решениям на базе фиксированного wimax 802.16d.

• Если хотите обеспечить всех беспроводным Интернетом в любом месте – используйте решения на базе мобильного wimax 802.16e.

2. Какие бывают схемы построения беспроводных сетей.

Беспроводная сеть создается для какой-то определенной цели, обычно это доставка Интернета до конечных потребителей. Значит, в каком-то определенном месте есть канал с Интернетом и нет возможности прокладки кабелей до каждого потребителя.

Если нужно предоставить доступ в сеть для одного потребителя (человека, или для жителей одного дома), тогда нужен канал точка-точка. По нему данные передаются из пункта A в пункт B.

Если нужно предоставить доступ в сеть нескольким потребителям (нескольким людям, или нескольким частным домам), тогда нужен канал точка-многоточка. По нему данные передаются из пункта A в пункты B, C, D и E.

Если при создании беспроводной сети в каком-то месте ее действия сигнал слабый или не стабильный, тогда можно использовать репитер или ретранслятор. Репитер принимает сигнал и передает его на этой же частоте. Ретранслятор принимает сигнал и передает его на другой частоте.

Если нужно предоставить доступ в сеть потребителям, расположенным за каким-то препятствием, например за горой, тогда нужно сделать канал точка-точка до этого места и уже за ним строить канал точка-многоточка. В этом случае будет идти передача из пункта A в пункт B, и уже из него конечным потребителям D, C, E.

Если нужно предоставить доступ в сеть потребителю, расположенному за несколькими препятствиями так, что с каждого препятствия есть возможность сделать канал точка-точка, тогда нужно просто соединить их между собой. Передача данных будет идти из пункта A в пункт B, далее из пункта B в пункт C – где доступ в сеть получит потребитель.

Ниже предоставлены более подробно схемы построения этих типов.

2.1. Канал точка-точка.

Для создания канала точка-точка нужно использовать 2 устройства. Одно будет базой, другое клиентом.

 01_instr.png (6,36К)
Количество загрузок:: 759

В этом случае устройства A и B связываются между собой по радиоканалу, к сетевому порту устройства A подключается канал Интернета, к сетевому порту устройства B подключается компьютер клиента или коммутатор.

2.2. Канал точка-многоточка или базовая станция.

Для создания канала точка-многоточка нужно использовать более 3-х устройств. Одно будет базой, другие клиентами.

 02_instr.png (12,27К)
Количество загрузок:: 696

В этом случае устройства A, B и C связаны между собой по радиоканалу и могут обмениваться данными друг с другом через базовую станцию A. С помощью настроек БС можно запретить обмен данными между клиентами. Если базовую станцию выключить – клиенты не смогут соединиться между собой.

2.3. Репитер или повторитель.

Если в некоторых местах зоны действия сети сигнал слабый для нормальной работы клиентов, можно использовать репитер, который будет принимать данные от БС и передавать их на этой же частоте, тем самым, расширяя зону действия сети.

 03_instr.png (8,94К)
Количество загрузок:: 495

В этом случае устройства A и C обмениваются данными через репитер B. Происходит это так – устройство A передает данные репитеру B, потом репитер B передает данные устройству C. Устройство A является базовой станцией, репитер B является клиентом A и одновременно базовой станцией для клиента C. К репитеру может подключиться несколько клиентов, он работает в режиме точка-многоточка.

Эта схема имеет один очень существенный недостаток – репитер принимает и передает данные на одной и той же частоте, поэтому при его использовании скорость падает как минимум в 2 раза. Использовать его при построении сети не стоит.

2.4. Ретранслятор.

Ретранслятор делает то же самое что и репитер, только с использованием разных частот. Он так же расширяет зону действия сети.

 04_instr.png (7,16К)
Количество загрузок:: 450

Ретранслятор представляет собой базовую станцию и клиента, соединенных сетевым кабелем. К БС A подключается клиент B, к которому кабелем подключена БС C, к ней подключается клиент D. К ретранслятору может подключиться несколько клиентов, он работает в режиме точка-многоточка. При использовании ретранслятора скорость передачи данных через него не падает, как это было в случае с репитером. Эту схему рекомендуется использовать на практике.

2.5. Комбинированные – канал точка-точка до базовой станции.

Если нужно установить базовую станцию, например, на крыше высокого здания, или вышке, но рядом нет канала с Интернетом – можно доставить его по радио с помощью канала точка-точка.

 05_instr.png (12,28К)
Количество загрузок:: 382

В этом случае клиенты D, E, F базовой станции C получают доступ в сеть через канал точка-точка A-B. При этом они могут обмениваться данные друг с другом, если это не запрещено настройками на БС С.

2.6. Комбинированные – последовательные каналы точка-точка.

Если нужно доставить Интернет потребителю, расположенному за несколькими препятствиями так, что один канал точка-точка сделать между ними нельзя, можно сделать несколько последовательных каналов.

 06_instr.png (14,92К)
Количество загрузок:: 374

В этом случае доступ в интернет клиент D имеет через ретранслятор B-C, который в свою очередь соединяется с A. При создании последовательных каналов точка-точка используется цепочка ретрансляторов, если пролетов больше двух. На каждом ретрансляторе можно иметь доступ в сеть, если соединять устройства через коммутатор – следовательно все клиенты этой сети могут обмениваться данными друг с другом.

2.7. Многосекторная базовая станция.

Если разместить несколько базовых станций в одном месте, подключить к каждой по секторной антенне – получится многосекторная БС, которая может обслуживать большое количество клиентов.

 07_instr.png (13,71К)
Количество загрузок:: 419

В этом случае базовые станции A, B и C соединены через коммутатор между собой, клиенты всех базовых станций имеют доступ в сеть, и друг к другу, при этом клиент 1 может иметь доступ к клиентам 2, 3, 4, 5, 6 – то есть ко всем клиентам всех БС.

3. Оборудование, используемое для создания беспроводных сетей.

На рынке представлено много различного оборудования для создания беспроводных сетей на базе wi-fi, но из всего этого количества можно выделить всего двух производителей UBNT и Mikrotik.

UBNT – изготавливает устройства уличного исполнения, которые можно устанавливать на крышу прямо из коробки. Настройки просты и понятны даже новичку, но за простоту приходится расплачиваться качеством и стабильностью – устройства имеют не самые лучшие характеристики, и в большинстве случаев ничего с этим сделать нельзя. Имеет поллинговый протокол – AirMax.

Mikrotik – изготавливает электронные платы, из которых нужно собирать вручную устройство и устанавливать в корпус. Но в последнее время появляются уже готовые устройства уличного исполнения, которые так же можно устанавливать на крышу прямо из коробки. Настройки сложные и тем, кто привык настраивать устройства через WEB-интерфейс, могут быть совершенно не понятны. Но это только на первый взгляд, разобраться не сложно. Имеет поллинговые протоколы – Nstreme и NV2.

3.1. Оборудование UBNT.

В ассортименте продукции есть все необходимое для создания каналов точка-точка, создания базовых станций, а так же оборудование для установки конечным потребителям – клиентское оборудование. У производителя есть 2 линейки устройств – старые не поддерживающие режим N, и новые – поддерживающие его, имеют в своем обозначении букву M. Старые устройства постепенно исчезают из продажи, и не стоит их покупать для создания новых сетей. Частоты работы устройств обозначаются цифрой в наименовании.

Тема на форуме где обсуждается оборудование UBNT

Вот перечень оборудования и для каких целей его можно применять:

Старое оборудование:

NanoStation 2 – используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции со встроенной антенной с углом работы 60 градусов. Имеет встроенную антенну 10дби, максимальная мощность 26дбм.

NanoStation 5 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции со встроенной антенной с углом работы 55 градусов. Имеет встроенную антенну 14дби, максимальная мощность 24дбм.

NanoStation 2 Loco - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции со встроенной антенной с углом работы 60 градусов. Имеет встроенную антенну 8дби, максимальная мощность 20дбм.

NanoStation 5 Loco - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции со встроенной антенной с углом работы 65 градусов. Имеет встроенную антенну 13дби, максимальная мощность 22дбм.

Bullet 2 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции, максимальная мощность 20дбм. Имеет разъем N-type Male – может накручиваться прямо на антенну без промежуточных кабелей.

Bullet 2 HP - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции, максимальная мощность 29дбм. Имеет разъем N-type Male – может накручиваться прямо на антенну без промежуточных кабелей. Устройство может выйти из строя при работе на максимальной мощности – нельзя герметизировать изолентой антенный разъем.

Bullet 5 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции, максимальная мощность 22дбм. Имеет разъем N-type Male – может накручиваться прямо на антенну без промежуточных кабелей.

PicoStation 2 - используется в качестве базовой станции, максимальная мощность 20дбм. Имеет в комплекте антенну с круговой диаграммой направленности 6дби. Использовать устройство с другой антенной не имеет смысла – лучше Bullet взять.

PicoStation 2 HP - используется в качестве базовой станции, максимальная мощность 29дбм. Имеет в комплекте антенну с круговой диаграммой направленности 6дби. Использовать устройство с другой антенной не имеет смысла – лучше Bullet взять.


Новое оборудование:

NanoStation M2 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции со встроенной антенной с углом работы 55 градусов. Имеет встроенную антенну 11дби, максимальная мощность 28дбм.

NanoStation M5 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции со встроенной антенной с углом работы 43 градуса. Имеет встроенную антенну 15дби, максимальная мощность 27дбм.

NanoStation Loco M2 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции со встроенной антенной с углом работы 60 градусов. Имеет встроенную антенну 8дби, максимальная мощность 23дбм.

NanoStation Loco M5 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции со встроенной антенной с углом работы 55 градусов. Имеет встроенную антенну 13дби, максимальная мощность 23дбм.

Bullet M2 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции, максимальная мощность 28дбм. Имеет разъем N-type Male – может накручиваться прямо на антенну без промежуточных кабелей. Устройство может выйти из строя при работе на максимальной мощности – нельзя герметизировать изолентой антенный разъем.

Bullet M5 - используется как клиент беспроводной сети, или в качестве базовой станции, максимальная мощность 25дбм. Имеет разъем N-type Male – может накручиваться прямо на антенну без промежуточных кабелей.

Rocket M2 – используется для создания базовых станций в комплекте с антеннами AirMax Sector 2G-16-90 и 2G-15-120, или для создания магистрального канала в комплекте с антенной Rocket Dish 2G-24. Максимальная мощность 28дбм.

Rocket M5 - используется для создания базовых станций в комплекте с антеннами AirMax Sector 5G-17-90, 5G-16-120, 5G-20-90, 5G-19-120, или для создания магистрального канала в комплекте с антенной Rocket Dish 5G-30 или 5G-34. Максимальная мощность 27дбм.

NanoBridge M2 – используется как клиент беспроводной сети, или для создания магистрального канала. Встроенная антенна 18дби. Максимальная мощность 23дбм.

NanoBridge M5 - используется как клиент беспроводной сети, или для создания магистрального канала. Встроенная антенна 22дби или 25дби. Максимальная мощность 23дбм.

PicoStation M2 - используется в качестве базовой станции, максимальная мощность 28дбм. Имеет в комплекте антенну с круговой диаграммой направленности 6дби. Использовать устройство с другой антенной не имеет смысла – лучше Bullet взять.

PowerBridge M5 – используется для создания магистральных каналов. Встроенная антенна 25дби. Максимальная мощность 27дбм.

AirGrid M2 - используется как клиент беспроводной сети, или для создания магистрального канала. Встроенная антенна 16дби или 20дби. Максимальная мощность 28дбм.

AirGrid M5 - используется как клиент беспроводной сети, или для создания магистрального канала. Встроенная антенна 23дби или 27дби. Максимальная мощность 25дбм.

Любое устройство может работать в режиме базы или клиента.


Дальности работы устройств:

NanoStation Loco – до 2км.
NanoStation – до 5 км.
NanoBridge – до 8 км.
PowerBridge – до 15км.
AirGrid – до 15км.
Rocket+RocketDish – до 25км.



3.2. Оборудование Mikrotik.

Ассортимент продукции включает в себя борды – платы с процессором, памятью, сетевыми портами и разъемами для подключения беспроводных плат, и беспроводные платы (радиокарты) – которые имеют разъемы для подключения внешних антенн. Так же есть некоторое количество готовых устройств, которые применяются не только для создания беспроводных сетей. В каждом устройстве предварительно записана версия ПО с определенной лицензией. Для устройств позиционирующихся для работы в качестве клиента идет лицензия L3, которая не поддерживает режим работы в качестве базовой станции, но можно сделать линк точка-точка. Устройства, предназначенные для работы в качестве БС имеют лицензию L4 или более высокую.

Тема на форуме с обсуждением оборудования Mikrotik

Обсуждение RB\SXT

Вот перечень оборудования и для каких целей его можно применять:


Борды:

RB411x – серия имеет в базовой комплектации один сетевой порт и один разъем для установки радиокарт. Используется для создания клиентских устройств или базовых станций. Имеются различные комплектации:

RB411 – клиентское устройство, предназначено для сборки абонентских терминалов. Процессор 300мгц.

RB411L – дешевое клиентское устройство, с платы убраны все редко используемые компоненты. Процессор 300мгц.

RB411GL – дешевое устройство для создания БС с гигабитным портом. Процессор 680мгц.

RB411AH – основное устройство для создания БС. Процессор 680мгц.

RB411UAHL – дешевое устройство для создания БС, имеет USB порт. Процессор 680мгц.

RB411UAHR – устройство для создания БС с интегрированной беспроводной картой, при этом имеет разъем для установки внешней и дополнительно разъем для 3G miniPCI-E модема и SIM карты. Процессор 300мгц.

RB411AR – устройство для создания БС с интегрированной беспроводной картой, при этом имеет разъем для установки внешней. Процессор 300мгц.

RB411U – устройство для создания БС, имеет разъем для 3G miniPCI-E модема и SIM карты. Процессор 300мгц.

RB433x – серия имеет в базовой комплектации 3 сетевых порта и 3 разъема для установки радиокарт. Обычно используется для создания базовых станций. Имеются различные комплектации:

RB433 – устройство для создания БС. Процессор 300мгц.

RB433AH – устройство для создания БС. Процессор 680мгц.

RB433L – дешевое устройство для создания БС. Процессор 300мгц.

RB433GL – дешевое устройство для создания БС с гигабитными сетевыми портами. Процессор 680мгц.

RB433UAHL – дешевое устройство для создания БС с USB портом. Процессор 680мгц.

RB433UAH – устройство для создания БС, имеет 2 USB порта. Процессор 680мгц.

RB493x – серия имеет в базовой комплектации 9 сетевых портов и 3 разъема для установки радиокарт. Обычно используется для создания базовых станций. Имеются различные комплектации:

RB493 – устройство для создания БС. Процессор 300мгц.

RB493AH – устройство для создания БС. Процессор 680мгц.

RB493G – устройство для создания БС, имеет USB порт. Процессор 680мгц.

RB711x – серия имеет в базовой комплектации один сетевой порт и интегрированную радиокарту. Обычно используется в качестве клиентских устройств. Имеются различные комплектации:

RB711-2HnD – клиентское устройство с радиокартой 2ггц B/G/N мощностью 30дбм. Два разъема для подключения антенн, поддерживает MIMO. Процессор 400мгц.

RB711-2Hn – клиентское устройство с радиокартой 2ггц B/G/N мощностью 27дбм. Один разъем для подключения антенны. Процессор 400мгц.

RB711UA-2HnD – устройство для создания БС с радиокартой 2ггц B/G/N мощностью 30дбм. Два разъема для подключения антенн, поддерживает MIMO. Имеет USB порт. Процессор 400мгц.

RB711-5Hn – клиентское устройство с радиокартой 5ггц A/N мощностью 22дбм. Один разъем для подключения антенны. Процессор 400мгц.

RB711-5HnD – клиентское устройство с радиокартой 5ггц A/N мощностью 25дбм. Два разъема для подключения антенн, поддерживает MIMO. Процессор 400мгц.

RB711G-5HnD – клиентское устройство с радиокартой 5ггц A/N мощностью 25дбм. Два разъема для подключения антенн, поддерживает MIMO. Гигабитный сетевой порт. Процессор 400мгц.

RB711UA-5HnD – устройство для создания БС с радиокартой 5ггц A/N мощностью 25дбм. Два разъема для подключения антенн, поддерживает MIMO. Имеет USB порт. Процессор 400мгц.

RB711GA-5HnD – устройство для создания БС с радиокартой 5ггц A/N мощностью 25дбм. Два разъема для подключения антенн, поддерживает MIMO. Гигабитный сетевой порт и USB порт. Процессор 400мгц.

RB800 – имеет в своем составе 3 гигабитных сетевых порта, 4 разъема для радиокарт и мощный процессор. Однако сферы применения ее в беспроводных сетях ограничены, т.к. устройство имеет высокую стоимость, а мощный процессор не увеличивает скорость через радиоканал – не следует покупать это устройство для создания базовой станции, тем более многосекторной. Единственное ее предназначение, где использовать это устройство целесообразно - создание высокопроизводительных каналов точка-точка с MIMO, в этом случае сквозь интерфейсы устройств можно передавать до 200мбит реального трафика.



Радиокарты:

R52n-M – поддерживает частоты 2ггц и 5ггц, стандарты A/B/G/N. Имеет 2 разъема для подключения антенн, поддерживает MIMO. Мощность 23дбм.

R52Hn – поддерживает частоты 2ггц и 5ггц, стандарты A/B/G/N. Имеет 2 разъема для подключения антенн, поддерживает MIMO. Мощность 25дбм.

R5SHPn – поддерживает частоту 5ггц, стандарты A/N. Имеет один разъем для подключения антенны. Мощность 29дбм.

R52 – поддерживает частоты 2ггц и 5ггц, стандарты A/B/G. Мощность 19дбм. В данный момент устарела использовать не рекомендуется.

R52H – поддерживает частоты 2ггц и 5ггц, стандарты A/B/G. Мощность 25дбм. В данный момент устарела использовать не рекомендуется.


Для подключения антенны к радиокарте используют пигтейл, одним разъемом (маленьким) он подключается к одному их выходов радиокарты, другим разъемом (большим) к антенне, или устанавливается в корпус для последующего подключения к нему ВЧ кабеля. Для подключения MIMO антенн нужно 2 пигтейла.


Из всего разнообразия устройств применяется лишь малая часть:

Для создания клиентских устройств обычно используют RB411, RB411L с установленной радиокартой R52n-M. Или если нужно максимально уменьшить стоимость – устройства с интегрированными радиокартами - RB711-2H или RB711-2HnD (с поддержкой MIMO) для 2ггц, и RB711-5H или RB711-5HnD (с поддержкой MIMO) для 5ггц.

Для создания базовых станций применяют RB411AH или RB433AH, RB433, RB433L, с радиокартами R52n-M или R52Hn. Обычно используют RB433, т.к. процессора с частотой 300мгц достаточно для работы, а дополнительные сетевые порты позволят использовать устройство при повреждении во время грозы основного порта.

Для создания ретрансляторов применяют RB433 с двумя установленными радиокартами.

Для создания каналов точка-точка можно применять RB411 или RB411L с установленной радиокартой, или устройства с интегрированной радиокартой из серии RB711. Для работы в этом режиме достаточно лицензии L3. Если используете MIMO антенны, стоит рассмотреть вариант с гигабитным сетевым портом, это позволит передавать в одну сторону более 100 мегабит трафика в полосе 40мгц. Для создания максимально производительного канала можно рассмотреть вариант с использованием RB800, но нужно точно знать что нужно именно это устройство - ведь его цена достаточно высока. Обычно RB800 ставят на замену RB4xx серии или RB711, когда они перестают справляться с нагрузкой, причем именно с нагрузкой по производительности, когда радиоканал имеет отличные показатели.



Для создания самодельного готового устройства кроме комплектующих применяют большое разнообразие корпусов и антенн, которое представлено в продаже.


Кроме комплектующих есть и готовые устройства уличного исполнения для частоты 5ггц:

Omnitik U-5HnD – базовая станция с интегрированной MIMO антенной 7дби с круговой диаграммой направленности, выходной мощностью 26дбм и встроенным коммутатором на 5 портов. USB порт. Имеет процессор 400мгц.

RBSXT – клиентское устройство с интегрированной MIMO антенной 16дби, выходной мощностью 26дбм. USB порт. Имеет процессор 400мгц.

SEXTANT – клиентское устройство с интегрированной MIMO антенной 18дби, выходной мощностью 26дбм. USB порт. Имеет процессор 400мгц.

GrooveA5Hn – базовая станция с разъемом для подключения антенны N-type male, выходной мощностью 23дбм. Процессор 400мгц.

Groove5Hn – клиентское устройство с разъемом для подключения антенны N-type male, выходной мощностью 23дбм. Процессор 400мгц.

GrooveA2Hn – базовая станция с разъемом для подключения антенны N-type male, выходной мощностью 23дбм. Процессор 400мгц.

Groove2Hn – клиентское устройство с разъемом для подключения антенны N-type male, выходной мощностью 23дбм. Процессор 400мгц.

И готовые устройства для частоты 2ггц:

RB751U-2HnD – базовая станция для использования внутри помещений, имеет 2 встроенные антенны 2дби и разъем для подключения внешней, поддерживает MIMO. Выходная мощность 30дбм. Встроенный коммутатор 5 портов. USB порт. Процессор 400мгц.

RB751G-2HnD – базовая станция для использования внутри помещений, имеет 2 встроенные антенны 2дби и разъем для подключения внешней, поддерживает MIMO. Выходная мощность 30дбм. Встроенный коммутатор 5 гигабитных портов. USB порт. Процессор 400мгц.

RB951-2n – базовая станция для использования внутри помещений, имеет 1 встроенную антенну 1.5дби. Не поддерживает MIMO, но поддерживает режим N. Выходная мощность 15дбм. Встроенный коммутатор 5 портов. Процессор 300мгц.


Omnitik обычно используется для создания БС с круговой диаграммой направленности, в качестве клиентов используют RBSXT для не больших расстояний, SEXTANT для средних и Groove5Hn для дальних с использованием направленной антенны.

GrooveA5Hn можно использовать для создания секторной БС, подключив его к соответствующей антенне.

RB751U-2HnD – применяют для создания беспроводных сетей внутри помещения, но так же можно использовать для уличного применения, подключив внешнюю антенну и разместив устройство в герметичный корпус.

RB951-2n - применяется для знакомства с микротиком, роутер самый дешевый. Идеальная замена различным длинкам и тплинкам.

4. Проблемы в беспроводных сетях

При практическом создании беспроводных сетей часто встречаются различного рода неприятности. То сигнал слишком слабый, или соединение обрывается раз в минуту, а иногда совсем связь пропадает. Определение причины неисправности часто занимает очень много времени, но можно научиться определять проблемы быстро, если понимать что происходит во время работы беспроводной сети.



4.1. Частотные каналы.

Беспроводные адаптеры могут работать на частотах 2ггц и 5ггц. На каждой частоте существует конечное число частотных каналов, поэтому нужно относиться к эфиру бережно.

Частоты работы устройств в диапазоне 2ггц лежат в пределах 2300-2700мгц, в 5ггц – 4800-6000мгц.

Обычно беспроводные сети работают с шириной канала 20мгц, изменяя настройки можно установить следующие ширины: 5,мгц 10мгц, 20мгц, 40мгц.

Чем больше ширина канала – тем выше скорость, и тем больше нужно частотного ресурса для работы устройства.

Чем уже ширина канала – тем меньше скорость и экономнее расходуется частотный ресурс.

Следуя этой схеме, можно предположить, что в диапазоне частот 2400-2500мгц можно разместить 5 базовых станций, но на практике это не так. Сигнал, излучаемый беспроводным адаптером (называется спектром), имеет вид усеченной пирамиды:

 08_instr.png (6,86К)
Количество загрузок:: 827

Из схемы видно, что для исключения помех на соседние сети, нужно устанавливать частоты работы с интервалом в 40мгц для соседних сетей. При этом каждая сеть будет занимать 60мгц частоты. И в представленным нами интервале 100мгц не разместить и двух! Такое излучение сверх рабочей полосы 20мгц называется внеполосным.

Сейчас внимательные люди могут заметить, а как же правило 3-х не пересекающихся каналов в диапазоне 2400-2484мгц? Оно никуда не делось, только работает это правило внутри помещения, при не большой дальности до клиентов. Но в этом случае соседние сигналы набегают друг на друга, но это не мешает их совместной работе:

 09_instr.png (8,62К)
Количество загрузок:: 447

Видно, что теперь сигналы наезжают друг на друга и оказывают влияние на работу соседних сетей. Но при достаточно высоких уровнях сигналов на работу сети это не влияет. Но только внутри помещения. При работе на улице уровни сигналов если и можно поддерживать высокими при помощи узконаправленных антенн, но не всегда и не везде. Достаточно появиться одному клиенту с низким уровнем сигнала, как на него сразу начнут оказывать влияние соседние беспроводные сети, что повлияет на скорость и стабильность.

Существует стандартная сетка каналов диапазона 2.4ггц:

2412 = 1
2417 = 2
2422 = 3
2427 = 4
2432 = 5
2437 = 6
2442 = 7
2447 = 8
2452 = 9
2457 = 10
2462 = 11
2467 = 12
2472 = 13
2484 = 14

Все другие частоты этого диапазона относятся к не стандартным каналам. На этих частотах не могут работать клиентские устройства в виде ноутбуков и USB адаптеров, а так же КПК.

Стандартная сетка каналов диапазона 5ггц:

36 = 5180
38 = 5190
40 = 5200
42 = 5210
44 = 5220
46 = 5230
48 = 5240
52 = 5260
56 = 5280
60 = 5300
64 = 5320
149 = 5745
151 = 5755
153 = 5765
155 = 5775
157 = 5785
159 = 5795
161 = 5805
163 = 5815
165 = 5825

Все другие частоты этого диапазона относятся к не стандартным каналам. На этих частотах не могут работать клиентские устройства в виде ноутбуков и USB адаптеров, а так же КПК.


4.2. Мощность беспроводного адаптера и уровень принимаемого сигнала.

Многие устройства имеют в своем составе мощный передатчик, который позволит передать данные на дальние расстояния с максимально высокой скоростью. Это правда, но для дальних расстояний. При работе на малых и средних расстояниях, чрезмерно высокая мощность вредна – она создает помехи для работы соседних беспроводных сетей.

При построении сети нужно ориентироваться на мощность 18дбм и менее. Чем ниже мощность – тем меньше внеполосное излучение. Это наглядно видно на схеме:

 10_instr.png (9,53К)
Количество загрузок:: 1697

При мощности 25дбм занимаемый спектр 120мгц, при мощности 18дбм уже 60мгц, а при 8дбм – всего 22мгц.

Радиокарта не может на всех модуляциях работать на максимальной мощности, например при установке мощности 25дбм в режиме 802.11G будет такое соответствие:

6M – 25дбм
9M – 25дбм
12M – 24дбм
18M – 23дбм
24M – 22дбм
36M – 21дбм
48M – 20дбм
54M – 20дбм

Видно, что на низких модуляциях мощность выше, чем на высоких, не смотря на установку регулятора мощности на 25дбм. Правильнее было бы указать везде мощность 18дбм:

6M – 18дбм
9M – 18дбм
12M – 18дбм
18M – 18дбм
24M – 18дбм
36M – 18дбм
48M – 18дбм
54M – 18дбм

Это позволило бы снизить помехи на соседние беспроводные сети.

Кроме мощности на передачу беспроводной адаптер имеет такой параметр, как чувствительность, чем она выше – тем на более высокой скорости можно обмениваться данными. Обычно чувствительность для режима 802.11G имеет следующий вид:

6M – -88дбм
9M – -87дбм
12M – -85дбм
18M – -83дбм
24M – -81дбм
36M – -80дбм
48M – -77дбм
54M – -75дбм

Видно, что чем ниже модуляция – тем выше чувствительность. Тут используются числа со знаком минус, чем больше число после знака – тем лучше. Именно по этому при отсутствии видимости между антеннами устройств соединение устанавливается на маленьких модуляциях, предметы, закрывающие видимость вносят сильное затухание, и поэтому уровень сигнала на принимающей стороне не достаточен для переключения на более высокие.

Беспроводной адаптер показывает уровень принимаемого сигнала в децибелах и так же со знаком минус. Чем число меньше – тем лучше уровень сигнала. Уровень сигнала можно увеличить не только поднятием мощности передатчика, но и применением более хорошей антенны.

Плохие уровни сигналов: -90..-80.
Средние уровни сигналов: -79..-70.
Хорошие уровни сигналов: -69..-50.
Чрезмерно высокие уровни сигналов: -49..-30. - работать с ними не рекомендуется, следует уменьшать мощность до уровня -50.

Узнать какая антенна и какие мощности передатчика нужны можно с помощью калькуляторов беспроводного линка, которые можно найти в Интернете, или как вариант использовать вот эти:


http://www.nporapira.ru/doc65.html

http://www.linktest.ru/



4.3. Размещение несколько базовых станций в одном месте.

При создании базовых станций с круговой диаграммой направленности применяют круговые антенны, которые покрывают сектор 360 градусов. Для улучшения качества работы сети можно установить вместо одной три базы, при этом используя секторные антенны с диаграммой направленности 120 градусов. В этом случае каждая БС будет обслуживать только своих клиентов, которые находятся в секторе ее работы. Можно так же установить 4 базовых станции с секторными антеннами 90 градусов, или 6 базовых станций с секторными антеннами 60 градусов. Последний вариант лучше всех – но он и самый сложный.

Представим сравнительную табличку с требованиями, для размещения БС:


1БСх360гр. – нужно 20мгц спектра.
3БСх120гр. – нужно 60мгц спектра.
4БСх90гр. – нужно 80мгц спектра.
6БСх60гр. – нужно 120мгц спектра.


Известно, что каждая БС кроме 20мгц ширины канала излучает еще на 60мгц, по 30мгц в каждую сторону от рабочей частоты. Следовательно, при размещении на одной трубе антенн понадобится следующее количество частот или рабочей полосы:


1БСх360гр. – нужно 20мгц спектра. Всего 60мгц.
3БСх120гр. – нужно 60мгц спектра. Всего 180мгц.
4БСх90гр. – нужно 80мгц спектра. Всего 240мгц.
6БСх60гр. – нужно 120мгц спектра. Всего 360мгц.


Полученные требования к полосе очень большие и на практике нельзя столько использовать. Однако так устанавливают и 3, и 4 базовых станций на одной трубе и как-то работает – но только при не большом количестве клиентов и трафика через базы.

Для решения этой проблемы есть несколько методов:

Понизить мощность работы передатчиков - в этом случае внеполосного излучения будет меньше. Но это может повлиять на скорости, ведь с уменьшением мощности уменьшаться и уровни сигналов.

Не вешать антенны на одну трубу – а загородить их друг от друга естественными преградами. Как вариант – опустить антенны ниже уровня крыши, в этом случае бетонные конструкции здания внесут сильные затухания, и передатчики соседних устройств не будут мешать.

Использовать хорошие антенны – при этом они будут меньше излучать вне сектора своей работы, тем самым уменьшая влияния на соседние устройства.



4.4. Подключение большого количества клиентов к базовой станции.

При подключении большого количества клиентов, более 20 на каждую базовую станцию, в сети начинает передаваться много широковещательного трафика, который “гуляя” по сети занимает часть ее пропускной способности. Для решения этой проблемы можно использовать следующие методы:

• Изоляция клиентов одной БС друг от друга – при этом клиенты могут обмениваться данные с любым устройством за БС, но между собой не могут – их трафик блокируется.

• Изоляция клиентов одной БС от клиентов другой БС. Если использовать просто изоляцию клиентов внутри одной БС, клиенты этой БС могут обмениваться данными с клиентами другой БС. Для блокирования этого трафика нужно поместить каждую базу в свой влан, или использовать сегментацию на коммутаторе.

• Использовать разные подсети адресов для клиентов различных БС.

• Использовать сегментацию на БС, помещать каждого клиента в отдельный влан.

• Использовать клиентские устройства в режиме роутера.

Все эти методы позволят уменьшить количество широковещательного трафика и увеличить пропускную способность сети.

Так же для каждого клиента сети нужно добиваться прямой видимости между антеннами, и максимально высокого уровня сигнала.



4.5. Передача данных на большие расстояния.

Чтобы передать данные на большое расстояние – нужно обеспечить наличие прямой видимости. Ведь без нее работа канала будет не стабильна. Для построения надежного беспроводного канала, следует использовать антенны с максимально высоким коэффициентом усиления, и точно направлять друг на друга.



4.6. Работа с отсутствием прямой видимости.

Для работы беспроводной сети требуется наличие прямой видимости между антенной базовой станции и клиентом. Но в некоторых случаях сеть может работать и с ее отсутствием, когда видимость закрывают деревья или крыши здания. Однако качество такого канала будет меняться в зависимости от погоды и времени суток и рекомендовать такое применение нельзя. Можно использовать только в крайних случаях, когда нет возможности поднять антенну на нужную высоту.

Для нормальной работы требуется не только наличие прямой видимости, но и свободную зону Френеля, которая представляет собой эллипс:

 11_instr.png (10,21К)
Количество загрузок:: 581

Зеленое здание не перекрывает зону Френеля. Красное здание перекрывает ее, хотя прямая оптическая видимость есть – в этом случае качество канала будет не стабильным, поэтому нужно поднимать устройство A или B, или сразу оба выше.



4.7. Установка клиентского устройства на крыше.

От правильной установки клиентских устройств зависит качественная работа сети. К этой работе нужно подходить ответственно и крепко затягивать крепежные элементы антенн, чтобы во время сильного ветра направление антенны не менялось. Так же не следует использовать пластиковые стяжки для крепления клиентских устройств в пластмассовых корпусах – используйте ленточные автомобильные хомуты.

Антенну надо располагать так, чтобы перед ней не было никаких предметов, таких как трубы вентиляции, антенн приема телевизионных сигналов, других элементов конструкций здания. Нельзя вешать устройства на стену так, что направление антенны будет идти параллельно стене. В этом случае нужно подобрать другое место для ее установки:

Размещать антенны следует на металлических кронштейнах и трубостойках. Использовать деревянные конструкции для непосредственного крепления антенн не допускается.

Крепеж кронштейнов и трубостоек должен осуществляться болтами с головкой под ключ. Диаметр болта не менее 6мм., длина не менее 60мм. с полной резьбой при установке на деревянные конструкции. При установке на бетонные и кирпичные в стену предварительно устанавливается пластмассовый дюбель. Следует учитывать то, что распорная часть дюбеля расположена не по всей его длине, поэтому нужно увеличивать длину болта.

Рекомендуется осуществлять крепеж болтами толщиной 8-10мм и длиной 80-140мм.

 12_instr.png (1,4К)
Количество загрузок:: 309

Крепить кронштейн антенны следует в 3-х или 4-х местах.

 13_instr.png (5,73К)
Количество загрузок:: 217

Использовать болты с головкой меньше диаметра отверстия запрещается, так же как и подкладывание шайб под них. Нельзя использовать болты с конической головкой.

Если дюбель при установке в стену болтается или держится не плотно, его следует распереть деревянными щепками или спичками.

При установке кронштейна на деревянные конструкции сперва следует завернуть один верхний болт, далее выровнять кронштейн по уровню и завернуть остальные болты по одному не до конца. Потом провести окончательную затяжку всех болтов.

При установке телескопической мачты расстояние между крепежами к стене должно быть не менее 1 метра. При этом должны использоваться болты 8х100 или 10х120.

Расположение антенн на зданиях

Антенны следует располагать так, чтобы перед ними не было металлических предметов и любых других, даже бетонных и деревянных конструкций.

 14_instr.png (6,65К)
Количество загрузок:: 812

При такой установке крыша здания может отражать сигналы и направлять их обратно в устройство, при нормальных уровнях сигналов работа канала может быть не стабильным.

 15_instr.png (4,53К)
Количество загрузок:: 620

При такой установке телевизионная антенна так же может отражать сигналы и направлять их обратно в устройство.

 16_instr.png (8,79К)
Количество загрузок:: 1159

В этом случае сигнал может отражаться от стены и попадать обратно в устройство, тем самым ухудшая работу сети.

Кабели снижения следует располагать так, чтобы их нельзя было случайно повредить. Закреплять их во всех возможных местах так, чтобы они не болтались и не терлись об другие конструкции крыши.

Разъемы должны быть надежно загерметизированы.

Перед определением места установки антенны нужно рассчитать зону Френеля между антенной базовой станции и клиентской. Одной оптической видимости мало для стабильной связи, поэтому антенну нужно поднимать как можно выше.

Для определения зоны Френеля можно пользоваться следующей таблицей:

 Tabl_zona_frennel.png (18,1К)
Количество загрузок:: 2359


Примеры установки оборудования.

 17_instr.png (12,97К)
Количество загрузок:: 988

Не правильная установка антенны – зону Френеля закрывают другие здания.

 18_instr.png (14,07К)
Количество загрузок:: 675

Правильная установка антенны – зону Френеля ничего не закрывает.

Прямую видимость на БС не должны закрывать деревья – в этом случае связь будет не стабильной. Лучше один раз потратить больше времени на определение оптимального места для установки и поднять антенну как можно выше, чем переделывать после жалоб клиента.

Один клиент с плохим качеством связи во время своей работы будет тормозить всех других клиентов этой базовой станции.


Юстировка антенны на базовую станцию

После монтажа кронштейна или трубостойки нужно настроить антенну на базовую станцию.

Сначала визуально направить антенну в направлении БС, далее через утилиту управления наблюдать за уровнем сигнала при перемещении антенны в стороны и вверх-вниз. Контролировать нужно оба сигнала на прием и передачу. Параметр CCQ должен быть как можно более высокий для приема и передачи. Если значение меньше 50 во время передачи данных, антенну следует настроить на БС повторно или перевесить в другое место, либо поднять выше.

Нормальные уровни сигналов лежат в пределах -30..-74. Если уровень сигнала низкий следует использовать более узконаправленную антенну. Подключать клиентов с уровнями сигналов хуже -80 недопустимо.