Planowanie sieci WLAN

Transkrypt

1 Planowanie sieci WLAN ,4 i 5,5 GHz a/b/g/n/ac Literatura i stąd przykłady 1

2 Dwa zagadnienia projektowania Dwa wyzwania Pokonanie dużego dystansu Zapewnienie dużej prędkości Dwa zagadnienia projektowe Łącza p2p otwarta przestrzeń Wielodostęp typowo budynek Pasma i standardy Transmisja i przeszkody 2

3 Długość fali a problem zasięgu Anteny i ich charakterystyka pamiętamy o widoku 3D 3

4 Antena paraboliczna Początkowy okres rozwoju technologii ( ) 4

5 Inne istotne kamienie milowe IEEE c opisuje sposób działania bezprzewodowych mostów pomiędzy sieciami IEEE d opisuje sposób implementacji łączności bezprzewodowej w poszczególnych krajach IEEE e wprowadza QoS oraz inteligentne zarządzanie pakietami (ang. packet bursting) w transmisji strumieniowej standardów a, g i h IEEE f definiuje roaming w sieciach a, g i h przy zastosowaniu protokołu IAPP IAPP (Inter Access Point Protocol) IEEE h europejski odpowiednik a w paśmie 5 GHz, z użyciem (DCS/DFS) oraz TPC IEEE i (WPA2) (ogłoszony 24 czerwca 2004) rozszerzenie bezpieczeństwa z użyciem szyfrowania i uwierzytelnienia za pomocą EAP, RADIUS, Kerberos, Rijndael AES i IEEE 802.1x IEEE k definiuje protokół wymiany informacji pomiędzy punktami dostępowymi a ich klientami zawierających opis ich możliwości IEEE r szybki roaming Zmiany w n MIMO 5

6 Proces standaryzacji Dwa zagadnienia projektowania Dwa wyzwania Pokonanie dużego dystansu Zapewnienie dużej prędkości Dwa zagadnienia projektowe Łącza p2p otwarta przestrzeń Wielodostęp typowo budynek 6

7 Strefa Fresnel a Jaki obszar wokół ścieżki widoczności nadajnik odbiornik powinien nie zawierać przeszkód? Obiekty wewnątrz ciągu koncentrycznych kół wokół ścieżki widzialności mają wpływ na komunikację Promień strefy Fresnel a jest: N = Numer strefy S= odległość od nadajnika [m] D= odległość od odbiornika [m] R = λ = długość fali [m] Wygodniej liczyć w GHz i tylko 1 strefa F = w GHz D = w km TSK Michał Morawski niemal wprost skopiowane N λ SD S + D Strefa Fresnela c.d. Najważniejsza N=1 Granicą jest powierzchnia, w której odległość od obu końców jest λ/2 dłuższa niż line-of-sight Większość mocy transmitowana w tej elipsoidzie Nie wolno zakłócać biegu w obszarze większym niż 0.6F zakłócenia o charakterze dyfrakcji Są to: Odbicie fali z nieparzystej strefy odejmuje się od fali bezpośredniej Odbicie z parzystej dodaje się TSK Michał Morawski wprost skopiowane 7

8 Strefa Fresnela i przeszkody Jakie to są liczby: 2.4 GHz, dystans 1 km, promień ok. 6,5 m z tego 60% to ok. 3,5 m ( 2,3m dla 5,5 GHz) 2.4 GHz, dystans 10 km, promień ok. 18 m z tego 60% to ok. 10,5 m ( 7m dla 5,5 GHz) POLECANE źródła informacji wiele linków Typowe przeszkody Czy są to przeszkody stałe? Czy zmieniają się w długich okresach czasu? Jaki jest niezbędny zapas na czynniki czasu 8

9 Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) TSK Michał Morawski wprost skopiowane Czułość odbiornika Im bardziej ujemna tym lepiej Czasem podawana bez minusa TSK Michał Morawski wprost skopiowane 9

10 EIRP Energia promieniowana przez antenę EIRP [dbm] moc wyjściowa nadajnika + Wzmocnienie anteny - Straty w kablu, na kablach podane tłumienie Jeśli nie wiadomo jakie to: 2dB/m 1dB na złącze Most ma moc 50mW, kabel wnosi straty 4.6dB, antena ma zysk 13.5dBi. Ile wynosi EIRP? Czy użycie tego mostu jest legalne? 17dB (50mW) =25.9dBm podpowiedź, jaki jest kabel i złącza po drodze? Bez pozwolenia radiowego można używać instalacji radiowych nieprzekraczających wartości: EIRP 100mW, czyli 20dBm dla pasma 2,4 GHz oraz 1 W (30 dbm) dla pasma 5,47 5,725 GHz TSK Michał Morawski wprost skopiowane potem dodane trochę akcji i dramatu ;-))) Straty sygnału (path loss) W wolnej przestrzeni 20log(d[km])+20log(f[MHz])+32.4 db W przypadku transmisji nad obszarami płaskimi (woda, pole, etc) można ująć 3dB ze względu na działanie drugiej strefy Fresnela Dla 2.4GHz: 20log(d[km])+100dB (+ 106dB dla 5,5 GHz) Inne uproszczone reguły!!!! Uwaga na jednostki mile, stopy itd. TSK Michał Morawski niemal wprost skopiowane 10

11 Inne (2.4GHz) Drzewa 0.35dB/m Zależne od deszczu następny slajd Więcej informacji: Włókna szklane 0.5 do 1dB Zwykłe szkło 3dB Niektóre rodzaje znacznie więcej (szczególnie odblaskowe) 20dB (SnO 2 ) TSK Michał Morawski wprost skopiowane Inne Margines (link margin) związany z zanikaniem sygnału Powinien być 20-30dB Nie mniej niż 10dB Straty na dyfrakcji Na krawędziach Blisko linii bezpośredniej widoczności ~6dB Przekraczająca linię BW 20-40dB Deszcz (silny 100mm/h) 2.4GHz 0.05dB/km 5.7GHz 0.5dB/km Mgła (gęsta) 2.4GHz 0.02dB/km 5.7GHz 0.07 db/km TSK Michał Morawski wprost skopiowane 11

12 Dwa zagadnienia projektowania Dwa wyzwania Pokonanie dużego dystansu Zapewnienie dużej prędkości Dwa zagadnienia projektowe Łącza p2p otwarta przestrzeń Wielodostęp typowo budynek Przydatne narzędzia - Proxim 12

13 Pokrycie terenu - Proxim Pochylenie anteny - Proxim 13

14 Margines mocy - Proxim Straty sygnału (path loss) Wewnątrz budynków Zależy od mnóstwa czynników W przybliżeniu 2.4GHz 55dB + 0.3dB * d[m] 5.7GHz 63dB + 0.3dB * d[m] Zalecenie ITU -- Model ITU P f GHz = 20 log (f) + N * log ( r ) + P f ( n ) [db] 28 f częstotliwość w GHz r odległość w metrach n liczba pięter, współczynnik dla stropów P f ( n ) współczynnik penetracji stropów N współczynnik strat zależnych od konstrukcji obiektu 14

15 Model ITU-wartości N i P f ( n ) Pasmo Obszar mieszkalny Obszar biurowy Obszar handlowy 900 MHz N/A GHz N/A GHz N/A GHz GHz N/A GHz N/A 31 N/A Pasmo Liczba pięter Obszar mieszkalny Obszar biurowy Obszar handlowy 900 MHz 1 N/A 9 N/A 900 MHz 2 N/A 19 N/A 900 MHz 3 N/A 24 N/A 1.8 GHz n 4n 15+4(n-1) 6 + 3(n-1) 2.0 GHz n 4n 15+4(n-1) 6 + 3(n-1) 5.2 GHz 1 N/A 16 N/A Inne Materiał 5GHz [db] 2.4GHz [db] Pełne drewniane drzwi (1.75 ) 10 6 Puste drewniane drzwi (1.75 ) 7 4 Wewnętrzne drzwi do biura z oknem (1.75 /0.5 ) 6 4 Drzwi przeciwpożarowe/zewnętrzne (stalowe)(1.75 ) Drzwi przeciwpożarowe/zewnętrzne (stalowe)(2.5 ) Drzwi zwijane (rollup) stalowe (1.5 ) Cegła (3.5 ) 10 6 Concrete Wall (18 ) Cubical Wall (Fabric) 2.25" Exterior Concrete Wall (27") Glass Divider (0.5") 8 12 Interior Hollow Wall (4") 3 5 Interior Hollow Wall (6") 4 9 Interior Solid Wall (5") Marble (2") 10 6 Bullet-Proof Glass (1") Exterior Double Pane Coated Glass (1") Exterior Single Pane Window (0.5") 6 7 Interior Office Window (1") 6 3 Safety Glass-Wire(0.25 ) 2 3 Safety Glass-Wire(1.0 ) TSK Michał Morawski wprost skopiowane 15

16 Dobór kanałów, przykład 2,4 GHz Case studies Cztery przypadki projektów: 1. Szpital 2. Magazyn, firma spedycyjna 3. Uniwersytet 4. W domku 16

17 CS1. Szpital Jones Budynek centralny i sześć satelitarnych W leżą w dzielnicy podmiejskiej blisko siebie Oddzielają je mała uliczki miejskie Około 800 pracowników CS1: Co mamy dziś? 17

18 CS1: co trzeba zrobić Obniżyć koszty łączności między budynkami, czy można? Zrezygnować z łącz dzierżawionych od Telecom, technologia T1/E1 Wielu pracowników ma służbowe i własne komputery przenośne Kłopot z używaniem sieci w Sali konferencyjnej Są obawy o wpływ WLAN na sprzęt medyczny, budynek główny Są planowane jeszcze kolejne budynki w pobliżu. CS1. zebranie danych o lokalizacji Budynek główny 8 pięter, satelitarne 4 piętra Stosowanie światłowodu nie wchodzi w rachubę Budynki widzą centralę i siebie Jedynie zasłania park 18

19 CS1: schemat logiczny Dostęp bezprzewodowy w budynkach pomocniczych Dostęp bezprzewodowy w sali konferencyjnej budynku głównego, rysunek niżej Łącza WiFi w miejsce linii dzierżawionych Zaproponować pewną nadmiarowość i niezawodność Budynki pomocnicze sala konf. Przyjmujemy zasięg ok. 30 m, 100 ft Anteny dookólne centralnie Anteny 90 o w kątach 19

20 Między budynkami Topologia gwiazdy i dwa zapasy Zastosowane mosty zewnętrzne CS4. Dom Jasia Komputer domowy i kilka notebooków Zasięg w domu (i w ogrodzie ok. 100 m) Projekt ma być oszczędny Plan działań: Uściślenie wymagań Analiza otoczenia, plan obiektu Projekt logiczny Projekt techniczny Realizacja 20

21 Plan domu Jasia Trzy rozwiązania: Kabel WLAN mieszane Poprawiony plan obiektu Telefon 900 MHz nie jest ważny Lokalizacja okien jest ważna Komputer i drukarka, gdzie są? 21

22 Pierwsza przymiarka Sprawdzenie zasięgu Co z zapasem telefonicznym Nie było dostępu CATV przez kilka dni Dostęp do banku, modem Rozwiązanie Tor krytyczny 20 m Sprawdzamy ORiNOCO 11b Client PC Card Orinoco RG 1000 Wireless Gateway 22

23 Parametry AP Czułość: przy 11 Mb/s???, Moc 15 dbm W notebooku Czułość: przy 11 Mb/s 82 db, Moc 15 dbm 23

24 Obliczenie zgrubne i dokładne?! Czułość: przy 11 Mb/s -82 db, Moc 15 dbm SOM (System Operating Margin) = 97 db Długość toru krytycznego: 20 m 2.4GHz 55dB + 0.3dB * d[m] 62 db >> (SOM 15+82=97) Dwa stropy + marmur 90 o i ściana wewn. 30 o Dokładne, dokładniej?! Materiał 5GHz [db] Pełne drewniane drzwi (1.75 ) 10 6 Puste drewniane drzwi (1.75 ) 7 4 Wewnętrzne drzwi do biura z oknem (1.75 /0.5 ) Drzwi przeciwpożarowe/zewnętrzne (stalowe) (1.75 ) Drzwi przeciwpożarowe/zewnętrzne (stalowe) (2.5 ) Drzwi zwijane (rollup) stalowe (1.5 ) Cegła (3.5 ) 10 6 Concrete Wall (18 ) Cubical Wall (Fabric) 2.25" Exterior Concrete Wall (27") Glass Divider (0.5") 8 12 Interior Hollow Wall (4") 3 5 Interior Hollow Wall (6") 4 9 Interior Solid Wall (5") Marble (2") 10 6 Bullet-Proof Glass (1") Exterior Double Pane Coated Glass (1") Exterior Single Pane Window (0.5") 6 7 Interior Office Window (1") 6 3 Safety Glass-Wire(0.25 ) GHz [db] Safety Glass-Wire(1.0 ) Dwa stropy + marmur 90 o i ściana 10 / 30 o + drzwi 2x18+2x6+ 28x2 + 6 = 112 db Przysuwam bliżej ściany (10 o ) 2x18+2x6+ 28x(1/sin 10 o ) + 6 = xxxx + 28x5,7 = 1400 db 24

25 Przyszłość HomePNA PowerLine VoIP Urządzenia multimedialne Zarządzanie infrastrukturą AP Cisco Over-the-Air Provisioning (OTAP) Lightweight Access Point Protocol (LWAPP) Lightweight AP (LAP) Registration ProximVision CAPWAP Control and Provisioning of Wireless AP 25

26 CAPWAP Control and Provisioning of Wireless AP RFC 3990 CAPWAP Problem Statement 02/ Zarządzanie i monitorowanie AP tów 2. Jednolita i spójna konfiguracja AP tów 3. Obsługa zmiennego ruchu i zmiennej natury medium bezprzewodowego 4. Bezpieczeństwo, eliminacja obcych AP tów 5. Unifikacja rozwiązań firmowych 26