Planowanie sieci WLAN 802.11

(1)

Planowanie sieci WLAN 802.11

2,4 i 5,5 GHz 802.11a/b/g

Literatura i stąd przykłady

(2)

Pasma i standardy 802.11

• Transmisja i przeszkody

Długość fali a problem zasięgu

(3)

Anteny i ich charakterystyka pamiętamy o widoku 3D

Antena paraboliczna

(4)

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]

• = długość fali [m]

• Wygodniej liczyć w GHz i tylko 1 strefa

• F = w GHz

• D = w km

R N SD S D

 



TSK Michał Morawski – niemal wprost skopiowane

(5)

Strefa Fresnela c.d.

• Najważniejsza  N=1

–Granicą jest powierzchnia, w której odległość od obu końców jest /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

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

• http://www.educypedia.be/electronics/antennawifi.htm!!!! wiele linków

• http://www.dipol.com.pl/poradnik_instalatora_wlan_bib86.htm

(6)

Typowe przeszkody

• Czy są to przeszkody stałe?

• Czy zmieniają się w długich okresach czasu?

• Jaki jest niezbędny zapas na czynniki czasu

Effective Isotropic Radiated Power (EIRP)

(7)

TSK Michał Morawski – wprost skopiowane potem dodane trochę akcji i dramatu ;-)))

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)+13.5-4.6=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

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

• Wewnątrz budynków

– Zależy od mnóstwa czynników – W przybliżeniu

• 2.4GHz  55dB + 0.3dB * d[m]

• 5.7GHz  63dB + 0.3dB * d[m]

TSK Michał Morawski – niemal wprost skopiowane

(8)

Inne (2.4GHz)

• Drzewa

– 0.35dB/m

– Zależne od deszczu – następny slajd – Więcej informacji:

http://www.ofcom.org.uk/static/archive/ra/topics/research/topics/propagation/vegetation/veg-attenuation-model.pdf

– Włókna szklane  0.5 do 1dB – Zwykłe szkło  3dB

• Niektóre rodzaje znacznie więcej (szczególnie odblaskowe)

 20dB (SnO₂)

• http://www.isp-planet.com/fixed_wireless/technology/2001/tint_bol.html

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

(9)

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”) 25 13

Drzwi przeciwpożarowe/zewnętrzne (stalowe) (2.5”) 32 19

Drzwi zwijane (rollup) stalowe (1.5”) 19 11

Cegła (3.5”) 10 6

Concrete Wall (18”) 30 18

Cubical Wall (Fabric) 2.25" 30 18 30 18

Exterior Concrete Wall (27") 45 53

Glass Divider (0.5") 8 12

Interior Hollow Wall (4") 3 5

Interior Solid Wall (5") 16 14

Marble (2") 10 6

Bullet-Proof Glass (1") 20 10

Exterior Double Pane Coated Glass (1") 20 13

Exterior Single Pane Window (0.5") 6 7

Interior Office Window (1") 6 3

Safety Glass-Wire (0.25”) 2 3

Czułość odbiornika

• Im bardziej ujemna tym lepiej

• Czasem podawana bez minusa

(10)

Przykład realny

• DWL-7700AP, outdoor accesspoint bridge

• ftp://ftp10.dlink.com/pdfs/products/DWL-7700AP/DWL-7700AP_ds.pdf

Sprawdzamy

Na zewnątrz:

20log(d[km])+106dB 6Mbs 500 m  ok. 100 dB ( 20-(-85)) Wewnątrz:

55dB + 0.3dB * d[m]

54Mbs  30m  ok.65 db (20-(-72))

???????????????

(11)

Dobór kanałów, przykład 2,4 GHz

Przydatne narzędzia

• http://www.zytrax.com/tech/wireless/calc.htm - ZYTAX

• http://www.terabeam.com/support/calculations/fresnel-zone.php

(12)

http://www.wirelessconnections.net/calcs/BudgetCalc.asp

Pokrycie terenu - promień

• http://www.zytrax.com/tech/wireless/calc.htm

• http://www.wirelessconnections.net/calcs/AntDownTilt.asp

• http://www.terabeam.com/support/calculations/downtilt-cover.php

(13)

Pochylenie anteny - TeraBeam

• http://www.terabeam.com/support/calculations/antenna-downtilt.php

Margines mocy - Proxim

• http://www.proxim.com/learn/library/calculations/som.aspx

(14)

Case studies

Cztery przypadki projektów:

1. Szpital

2. Magazyn, firma spedycyjna 3. Uniwersytet

4. W domku

CS1. Szpital Jones

Budynek centralny i sześć satelitarnych W leżą w dzielnicy podmiejskiej blisko siebie Oddzielają je mała uliczki miejskie

Około 800 pracowników

(15)

CS1: Co mamy dziś?

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.

(16)

CS1. zebranie danych o lokalizacji

• Budynek główny 8 pięter, satelitarne 4 piętra

• Stosowanie światłowodu nie wchodzi w rachubę

• Budynki widzą centralę i siebie

• Jedynie 301-201 zasłania park

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

(17)

Budynki pomocnicze sala konf.

• Przyjmujemy zasięg ok. 30 m, 100 ft

– Anteny dookólne centralnie – Anteny 90^ow kątach

Między budynkami

• Topologia gwiazdy i dwa zapasy

• Zastosowane mosty zewnętrzne

(18)

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

Plan domu Jasia

• Trzy rozwiązania:

– Kabel – WLAN – mieszane

(19)

Poprawiony plan obiektu

• Telefon 900 MHz nie jest ważny

• Lokalizacja okien jest ważna

• Komputer i drukarka, gdzie są ?

Pierwsza przymiarka

• Sprawdzenie zasięgu

• Co z zapasem telefonicznym

– Nie było dostępu CATV przez kilka dni

– Dostęp do banku, modem

(20)

Rozwiązanie

• Tor krytyczny 20 m

• Sprawdzamy

–ORiNOCO 11b Client PC Card

http://www.proxim.com/learn/library/datasheets/11bpccard.pdf

–Orinoco RG 1000 Wireless Gateway

http://wireless.ictp.it/school_2001/docs/specs/orinoco/RG_brochure.pdf

Parametry AP

• Czułość: przy 11 Mb/s ???, Moc 15 dBm

(21)

W notebooku

• Czułość: przy 11 Mb/s 82 db, Moc 15 dBm

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^oi ściana wewn. 30^o

(22)

Dokładne, dokładniej ?!

Dwa stropy + marmur 90ôi ściana 10” / 30ô+ drzwi 2x18+2x6+ 28x2 + 6 = 112 dB Przysuwam bliżej ściany (10ô) 2x18+2x6+ 28x(1/sin 10ô) + 6 =

xxxx + 28x5,7 = 1400 dB

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”)

25 13

Drzwi przeciwpożarowe/zewnętrzne (stalowe) (2.5”)

32 19

Drzwi zwijane (rollup) stalowe (1.5”) 19 11

Cegła (3.5”) 10 6

Concrete Wall (18”) 30 18

Cubical Wall (Fabric) 2.25" 30 18 30 18 Exterior Concrete Wall (27") 45 53

Glass Divider (0.5") 8 12

Interior Solid Wall (5") 16 14

Marble (2") 10 6

Bullet-Proof Glass (1") 20 10

Exterior Double Pane Coated Glass (1") 20 13 Exterior Single Pane Window (0.5") 6 7

Interior Office Window (1") 6 3

Przyszłość

• HomePNA

• PowerLine

• VoIP

• Urządzenia

multimedialne

(23)

Planowanie sieci WLAN 802.11