Wireless technológiák kísérleti alkalmazásának tapasztalatai

Guthy Zsolt <zsguthy@date.hu>

Debreceni Egyetem, Agrártudományi Centrum

Herdon Miklós, PhD <herdon@date.hu>

Debreceni Egyetem, Agrártudományi Centrum

Kovács György, dr. <kovacs@date.hu>

Debreceni Egyetem, Agrártudományi Centrum

Gál Zoltán <zgal@tigris.klte.hu>

Debreceni Egyetem Informatikai Szolgáltató Központ

Absztrakt

A Debreceni Egyetem, illetve jogelőd intézményei vezető szerepet játszottak és játszanak a város és a régió az informatikai társadalom irányába mutató törekvésiben, amelynek fontos eleme az új technológiák és alkalmazások tanulmányozása és bevezetése. 2000 decemberében egy kísérleti projektet indítottunk a wireless technológiák alkalmazásának tanulmányozására a Cabletron RoamAbout eszközcsaládjára alapozva, amely osztott Ethernet jellegű kommunikációt biztosít kisteljesítményű, nagyfrekvenciás rádiókapcsolat felett. Az előadáson e projekt tapasztalatairól kívánunk beszámolni az alábbi legfontosabb témaköröket érintve: topológiai kérdések, vezetéknélküli alkalmazások típusai, szabványi keretek, telepítési tapasztalatok (antennatípus, iránykarakterisztika, kábelfajták csillapításai, stb.), hálózatmenedzsment, hálózat-mérési tapasztalatok, regionális alkalmazási lehetőségek.

1. Bevezető a vezetéknélküli kommunikációba

A multimédia és a számítógépes kommunikáció a jelenlegi társadalomban egyre nagyobb hangsúlyt kap, ezért a telekommunikációs rendszerek tervezése területén dolgozók számára a témával kapcsolatosan újabb kihívások fogalmazódnak meg. A nagysebességű vezetéknélküli rendszerek és a 2 Mbps-nál gyorsabb WBS (Wireless Broadband Systems), vezetéknélküli szélessávú rendszerek nagyon gyors fejlődésnek indultak az utóbbi egy-két évben. Az egyes WBS rendszerek különböző felhasználók különböző jellegű igényeit elégítik ki: az átviteli sebesség 2 Mbps és 155 Mbps közötti; a terminál lehet mobil (vagyis a kommunikáció közben mozog) vagy hordozható (vagyis elmozdítható, de kommunikáció közben áll); a mozgási sebessége elérheti egy gyorsvonat sebességét is; a felhasználók számára az alkalmazástól függően egy vagy több egyidejű csatorna lehet engedélyezett; a rendszer sávszélessége lehet rögzített vagy a felhasználó számára dinamikusan lefoglalható; a terminálok közötti kommunikáció történhet közvetlenül vagy bázisállomáson keresztül; ATM átviteli technika is használható, stb.

A WBS rendszerek irányába támasztott követelmények kihatással vannak a rendszerek tervezésére és fejlesztésére. Mobil környezetben a rádiós kapcsolat feletti nagysebességű átvitel a jelenlegi rendszerek részére problémákat jelent, mivel az UHF, (Ultra-High Frequency) ultra magas frekvenciák feletti tartományokra van szükség.

Az USA-ban az FCC (Federal Communications Commission) szervezet ipari, tudományos és orvosi célokra kiosztott három frekvenciatartományt, amelyet együtt ISM (Industrial-Scientific-Medical) frekvenciasávoknak neveznek. A három frekvenciatartomány, amelyekben szórt spektrumú átvitel engedélyezett, az alábbiak: 902 – 928 MHz; 2400 – 2483,5 MHz; 5725 – 5850 MHz.

Az ártényező miatt jelenleg az infravörös (infrared - IR) technológiájú adatátvitelt korlátozottabb mértékben használják, mint a rádiós átvitelt. Az IR technológiára épülő LAN általánosságban kétszer drágább, mint egy hasonló átviteli jellemezőkkel rendelkező rádiós LAN.

Előfordulhat, hogy kivételes esetben az IR LAN olcsóbb, mint a rádiós LAN. Ezek az IR rendszerek viszont kétirányú pont-pont kapcsolatokra épülnek, amelyek csak kisméretű, akadályok nélküli területeken működhetnek. A maximális rugalmasság, valamint a költség és a bonyolultság közötti kompromisszum eldöntése nem egyszerű dolog, amely nemcsak a rendszer a kezdeti fejlesztésénél jelentkezik, hanem a későbbi fejlődésében és a piacon is.

2. Vezetéknélküli LAN architektúrák

Függetlenül attól, hogy IR vagy nagy hatósugarú rádió, a vezetéknélküli technológiák két alapkonfigurációt különböztetnek meg:

• infrastruktúra típusú hálózat,

• ad hoc típusú hálózat.

Infrastruktúra hálózat esetén a vezetéknélküli transceiver (adapter) interfésszel ellátott számítógépek egymás között és a vezetékes hálózattal az épületben rögzített helyekre felszerelt úgynevezett hozzáférési pontokon keresztül kommunikálnak. Egy hozzáférési pont alapvetően egy transceiver-t és egy adatbridge-t tartalmaz. Ezen hozzáférési pontoknak a száma függ a lefedésre váró területtől.

Ad hoc hálózat esetén a számítógépek hasonló felépítésű adapterekkel rendelkeznek, viszont a kommunikáció egymás között közvetlenül, hozzáférési pontok használata nélkül történik. Az ilyen elrendezések lehetnek szemipermanensek és ideiglenesek. A szemipermanens ad hoc hálózatot olyan helyeken alkalmazzák, ahol vezetékes hálózat installálása nem lehetséges, vagy ahol időközönként lényegesen módosul a topográfia. Az ideiglenes ad hoc hálózatok maximum egy napig léteznek. Ilyen pl. egy konferencia ideje alatti közös fájlhozzáférés.

Mindkét vezetéknélküli elrendezés együtt létezhet különböző rádiós és IR technológiák esetén. Mivel a vezetéknélküli LAN manapság új technológia, nagyon sok alternatíva versenyez. A személyi számítógépekkel ellentétben, ahol az átütő elterjedésük előtt már készen voltak a gépek, a vezetéknélküli hálózatok a meglévő alkalmazásokat kell, hogy tudják majd működtetni, ezért elkészítésükhöz a lehetséges technológiák komoly feltárására van szükség.

3. Az IEEE 802.11 vezetéknélküli LAN szabvány

3.1. Az IEEE 802.11 alaptopológiái:

Két topológiát definiál a 802.11 szabvány:

• Osztott rendszer, amelyben az állomások hozzáférési pontokon (bázisállomásokon) keresztül érik el a gerinchálózatot. Épületekben és campus területeken használható, ahol több olyan hozzáférési pont létezik, amelyek hatásterületei átfedik egymást, vagyis a teljes felületet lefedik. Azok az állomások amelyek egy adott hozzáférési ponthoz kapcsolódnak, az illető hozzáférési pont cellájában vannak.

• Ad hoc rendszer, amelyben egy csoport munkaállomás egymással közvetlenül kommunikál függetlenül az infrastruktúrától és a bázisállomásoktól. Olyan alkalmazásoknál használható, mint amilyen egy osztott állományhozzáférés egy konferenciateremben.

A 802.11 MAC protokollja lehetővé teszi, hogy ez a két topológia egyidőben létezzen egymás mellett. Ad hoc hálózat esetén egy csomópont csak egy másik csomóponttal kommunikálhat közvetlenül, míg osztott topológia esetén egy csomópont a bázisállomáson keresztül vagy közvetlenül küldhet keretet más állomásnak.

3.2. Az IEEE 802.11 fizikai szintű rétegei:

Három különböző típusú fizikai réteget definiál a 802.11 szabvány:

• 2.4 GHz ISM sávban frekvenciaugratásos (FH) szórt spektrumú rádió

• 2.4 GHz ISM sávban direct sequence (DS) szórt spektrumú rádió

• Infravörös (IR) fény

FH rendszer esetén a vivő frekvencia egy adott halmazból veszi értékeit. Ilyen módon az amerikai és az európai változatban 79 darab frekvencia érték van, míg a japán változat 23 érték engedélyezett. A küldő az adatot egy adott rögzített ideig egy bizonyos frekvencián küldi, majd átvált egy másik frekvenciára ugyanannyi ideig, és így tovább. A vevő ismeri az FH mintát, így a vevő frekvencia szintézere szinkron módon végzi az ugratást és ezáltal biztosítja az eredeti adatjel vételezését. Egymás melletti cellákban különböző frekvenciamintákat használnak, az amerikai és európai változatban három különböző ugratási minta halmaz létezik, mindegyik 26 mintát tartalmaz. Egy adott minta esetén két egymás után következő frekvencia között 6 MHz sávszélesség van, amely biztosítja a keskenysávú interferencia megelőzését.

DS rendszer esetén az eredeti adatjelet egy szélessávú szórt jel modulálja. Ezt a szóró jelet ismeri a vevő, így képes visszaállítani az eredeti adatjelet. A CDMA rendszerekkel ellentétben itt csak egy szóró jel van. Ennek az eljárásnak 10.4 dB-es processing gain jellemzője van.

Megállapítható, hogy az FH rendszer több csatornát biztosít, mint a DS rendszer, így a frekvenciaugratásos rendszer jobban alkalmazható sűrű környezetben, ahol a cellák sok más cellával átfedik egymást. Az FH rendszernél az interferencia csak egy egységnyi ideig tapasztalható. DS rendszernél az interferencia energia csak egy része érezhető, az viszont folyamatosan. Ha az interferencia magas, akkor az FH jobb mint a DS, míg alacsony interferencia esetén a DS jobb mint az FH. Mindkét rádiós rendszer maximum 100 mW szinten küld, így az áthidalt távolság eléri a 100 métert.

3.3. Az IEEE 802.11 MAC protokollja:

Mindhárom fizikai szintre egyetlen MAC protokollt definiál a 802.11 szabvány. Jellemzői a következők:

• kezelni tudja az osztott és az ad hoc hálózati topológiákat,

• biztosítja az asszinkron és időkorlátos (időérzékeny) átviteleket,

• működési energiaszabályozást biztosít.

Az elsődleges hozzáférési módszer a DCF (Distributed Coordination Function) nevet viseli és a CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) protokollok családjából származik. A CSMA/CA protokoll az ütközések valószínűségének csökkentése érdekében véletlenszerű backoff módszert használ. A DFC esetén a véletlenszerű backoff idő diszkrét slot időtartamok egyenletes eloszlása, ahol az egyenletes tartomány maximális terjedelmét CW (Contention Window), versengési ablaknak nevezik. Nyugtakeret hiánya sikertelen keretküldést jelent és ilyenkor a CW értéke duplájára nő. A versengő állomások számának növekedésével az exponenciális backoff mechanizmus lecsökkenti az ütközések számát.

A küldési prioritásokat a különböző IFS (Initial Interframe Space) paraméterek bevezetésével biztosítja. A három prioritás az alábbi IFS paraméterekből származik:

A DFC hozzáférési mechanizmus a 8.2. ábrán látható. A DFC protokoll két kontroll keretet használ: RTS (Request To Send), amely segítségével egy potenciális küldő engedélyt kér küldéshez a vevőtől; CTS (Clear To Send), ezzel válaszol a vevő a küldő RTS kérelmére. Az RTS keret ugyanakkor jelzi a többi küldő számára, hogy NAV (Net Allocation Vector) ideig ne kezdeményezzen semmilyen fajta küldést. Ez az RTS/CTS jelzésrendszer overhead-et eredményez, így kisméretű keretek átvitele esetén nem használja a MAC protokoll, mivel kisméretű keretek ütközési valószínűsége kicsi.

Az AP hozzáférési pontnak PCF (Point Coordination Function) funkciója is lehet, amely segítségével kontrollálni tudja a közeghez való hozzáférés prioritását, ezáltal az időérzékeny szolgálatokat is biztosítani tudja (8.3.ábra). A PCF PIFS időintervallumban egy beacon keretet küld, amellyel a cellában található minden állomást értesít, hogy ne kezdeményezzen küldést CFP (Contention-Free Period) ideig.

Ezután a PCF állomás polling módszerrel versengés nélküli hozzáférést tud biztosítani az adott állomások számára. Annak megfelelően, hogy mekkora a rendszer terhelése, a CFP intervallum mérete változhat minden egyes CFP ismétlődő intervallumon belül. Az egymás melletti cellákban lévő PCF állomások különböző csatornákat kell, hogy használjanak, ellenkező esetben ütközések fordulhatnak elő a CFP időintervallumban.

A 802.11 szabvány energiaszabályozást is biztosít. Amikor az állomás doze (szundít) állapotban van, nem képes keretek vételére illetve küldésére.

• Osztott rendszer esetén a doze állapotban lévő állomás periódikusan aktivizálódik és meghallgatja a bázisállomás által küldött beacon kereteket. Ha olyan kontroll keretet hall, aminek az a jelentése, hogy részére adatokat tárolt le ideiglenesen a bázisállomás, akkor kéri az adatok elküldését.

• Ad hoc rendszer esetén a doze állapotban lévő állomás periódikusan aktivizálódik egy rövid időre és eldönti, hogy aktiv állapotban kell-e maradnia, hogy átvegye a neki címzett kereteket.

Az adatok titkosításához a 802.11 szabvány az WEP (Wired Equivalency Privacy) algoritmust használja. Ez az RSA Data Security cég RC4 PRNG algoritmusán alapszik.

4. A CABLETRON RoamAbout termékcsalád jellemzői

A projekthez a CABLETRON RoamAbout termékcsaládot választottuk. A kedvező áron és szolgáltatáskészleten túl a döntésben lényeges szerepet játszott az eszközök szabványossága (HIF engedélyes), az egyetemi hálózatunkban nagyszámban található Cabletron eszköz működtetése során szerzett pozitív tapasztalat.

4.1. A termékcsalád legfontosabb elemei

• RoamAbout Access Point: Az Access Point egy menedzselhető 2-portos store-and-forward bridge, amelynek egyik portja (10BaseT) a lokális Ethernet hálózatra, a másik pedig a vezetéknélküli hálózathoz csatlakozik. A vezetéknélküli kapcsolatot ugyanaz a rádiós PC kártya biztosítja, amely a kliensekhez szükséges.

• RoamAbout Wireless PC card: A RoamAbout rádiós PC kártya egy IEEE 802.11 Direct Sequence kompatibilis vezetéknélküli hálózati interfész kártya, amely közvetlenül csatlakoztatható egy type II PC-slotba, vagy pedig egy ISA csatlakozójú hordozókártyába. A távközlési szabványoknak megfelelően négy különböző változatban létezik, 40 vagy 128 bites titkosítással. A teljes MS Windows platformon túl a kártya Linux és Macintosh driverrel is rendelkezik.

• RoamAbout Wireless Adapter: Ennek segítségével bármilyen 10BaseT Ethernet interfésszel rendelkező eszköz transzparens módon csatlakoztatható a vezetéknélküli hálózathoz.

4.2. Topológia

A RoamAbout termékcsalád egyik legfontosabb előnye, hogy ugyanazon eszközökből több különböző jellegű hálózati konfiguráció alakítható ki.

• Workgroup bridge üzemmód: Ebben az üzemmódban a vezetéknélküli kliensek (bármilyen 802.11 DS kompatibilis rádiós kártyával ellátott számítógép) egy van több az Ethernet gerinchálózathoz csatlakoztatott Access Point-hoz kapcsolódnak. A kliensek egymás között az Access Point-on keresztül kommunikálnak. Egy Access Point egyidejűleg akár 250 felhasználót is képes kiszolgálni (az osztott médium miatt természetesen nagy felhasználószám esetén csak alacsony sávszélességű alkalmazások – például Email – jöhetnek szóba). Az azonos vezetéknélküli hálózathoz (beállítható név) tartozó Access Point-ok között a kliensek vándorolhatnak. Ennek a működési módnak számtalan felhasználási területe lehet akár beltéri (ideiglenes gépterem, nem kábelezhető épület), akár kültéri (távoli bejelentkezés) alkalmazásként.

• LAN-to-LAN Endpoint bridge üzemmód: Ebben az üzemmódban két hagyományos kábel alapú lokális hálózati szegmens köthető össze vezetéknélküli kapcsolaton az Access Point-ok. Kiválóan alkalmazható olyan esetekben, ahol jó rálátás van és a viszonylag rövid távolság ellenére a hagyományos kábelezés nem megoldható; s mindez egy hagyományos mikrohullámú kapcsolat kialakításának töredékébe kerül.

• LAN-to-LAN Multipoint bridge üzemmód: Egy központi Access Pointhoz maximum hat másik Endpoint csatlakozhat. Beállítható, hogy a szegmensek, csak a központi Access Point-tal kommunikálhatnak, vagy pedig egymással is.

• Ad-Hoc üzemmód: A vezetéknélküli kliensek Access Point nélkül, csak egymás között forgalmaznak, nem kapcsolódnak a kábeles lokális hálózathoz.

4.3. Csatorna sebességek

A RoamAbout vezetéknélküli kapcsolata 11 Mbit/s névleges csatornaszélességet biztosít. Az eszközök négy különböző sebességtartományban képesek adni és venni: 11, 5.5, 2, illetve 1 Mbit/s sebességen. Az alacsonyabb sebességtartományok nagyobb áthidalható távolságot, és – mint a méréseink is kimutatták – egyenletesebb átvitelt biztosítanak. Az adási sebesség beállítható fix értékre (ez a vétel sebességét nem befolyásolja), vagy pedig automatikus sebesség kiválasztásra is lehetőség van. Ez utóbbi esetben amennyiben az átvitel egynél többször sikertelen, akkor az eszköz automatikusan visszakapcsol egy sebességfokozatot és úgy küldi újra a keretet, majd pedig visszatér az eredeti sebességhez.

4.4. Roaming

Hasonlóan a mobiltelefonokhoz a RoamAbout kliensek szabadon vándorolhatnak az egyazon vezetéknélküli hálózathoz (beállítható név) tartozó Access Point-ok között a hálózati kapcsolat megszakadása nélkül. A kliensek automatikusan átkapcsolnak, ha egy másik Access Point irányából erősebb kapcsolatot (jobb jel/zaj viszony) érzékelnek. Mivel az egymást átfedő Access Pointok különböző csatornán (javasolt legalább 5 csatornányi távolságot tartani) kell működniük, a kliensek automatikusan beállnak a használt Access Point csatornájára.

4.5. Biztonság

A vezetéknélküli alkalmazások esetén kényes kérdés a hálózatbiztonság, hiszen a hagyományos fizikai korlátozások többsége nem alkalmazható. A RoamAbout a következő biztonsági opciókkal rendelkezik.

• Secure Access: Bekapcsolása esetén csak azok a kliensek kapcsolódhatnak a rendszerhez, amelyekben a vezetéknélküli hálózat neve helyesen van beállítva.

• Wired Equivalent Privacy: A vezetéknélküli hálózati forgalom az IEEE 802.11-ben definiált (RC4 algoritmusú) WEP (40 vagy 128 bites közös kulcs) szabvány szerint titkosított. Az eszközökön 4 különböző kulcs állítható be, amelyek közül egy használható az adáshoz, de bármelyik a vételhez.

• Konzol port jelszó

• SNMP community nevek

• Keretszűrés: A hálózati forgalom mind a hálózati protokoll, mind a MAC cím szerint szűrhető.

4.6. Hálózatmenedzsment

Az Access Point-ok saját (Win32-es platformon futatható) menedzsment szoftverrel rendelkeznek, amely többek között kényelmes lehetőséget biztosít az egyazon vezetéknélküli hálózatot alkotó Access Pointok csoportos kezelésére is. Ezen kívül természetesen rendelkezésre áll a soros konzolt port, illetve az eszközök bármilyen szabványos SNMP alapú hálózatmenedzsment alkalmazásból menedzselhetőek.

Az Access Point támogatja az 1, 2, 3, 9 RMON csoportokat (Statistics, History, Alarms, Events).

4.7. Vételminőség

A vételminőségen a jel/zaj arányt szoktuk érteni, azonban a tényleges átviteli hálózati teljesítményt és az áthidalható távolságot több szempont befolyásolja. A gyártó az áthidalható távolsághoz az alábbi táblázatot adja meg:

Az adatok épületen belüli telepítésre csak tájékoztató jellegűek, mert nyilvánvaló hogy a rádiófrekvenciás jel terjedése nagymértékben függ az épület szerkezetétől, belső elrendezésétől, és berendezési tárgyaitól, hiszen ezek mind csillapítják a rádióhullámokat. Rendszert telepíteni csak alapos felmérés után, egy térerő térkép birtokában érdemes.

Kültéri telepítésű rendszereknél jóval nagyobb az áthidalható távolsággal szemben támasztott igény. Alapvető követelmény az antennák telepítésénél az “optikai rálátás”, a nagykiterjedésű reflexiós felületek, valamint a Fresnel Zóna figyelembevétele.

A rendszerhez a gyártó három különböző antennát javasol, az alkalmazások függvényében: Kültéri pont-pont közötti alkalmazásokhoz a 14 dB-es irányított Yagit, a mobil alkalmazásokhoz 5 dB-es gépkocsira szerelhető antennát, és központi antennaként 7 dB-es körsugárzót.

A szabvány a kisugárzott rádiófrekvenciás teljesítményt a 2,4 GHz-es sávban szigorúan limitálja, az FCC szerint 4W-ot (36 dB), az ETSI szabvány pedig Európában csak 100 mW (20 dB) EIRP-t enged meg. A PC kártyák kimenő teljesítményére a korlát a fentiek figyelembevételével alakul, 32 mW (15 dB) amelyhez maximum 7 dB nyereségű kültéri körsugárzót alkalmazhatunk. Amennyiben irányított 14 dB nyereségű antennát telepítünk az ETSI szabvány csak 6,28 mW (8 dB) kimenő teljesítményű PC kártya használatát engedi meg. A rendszer által áthidalható távolságnak tehát maga a szabvány állít fizikai korlátot.

További fontos tényező az Access Point távolsága az antennától , mert ezen a frekvencián a nagyfrekvenciás kábelek jelentős csillapítással rendelkeznek. Az ajánlott kábelek csillapítás értékei LMR 400: 7,2 dB/100 láb, LMR 600: 4dB/100 láb. A kültéri antennák villámvédelme további csillapítást jelent a nagyfrekvenciás jel számára, a kábelvégre csatlakozó “Lighting Arrestor” minimum 0,5 dB-t csillapít.

5. Mérési környezet

Méréssorozatunk tárgyául az elméleti 11 MBit/s csatornaszélesség tényleges átvitelének, illetve az átvitel egyenletességének vizsgálatát választottuk a különböző sebességtartományokban. A mérések során ugyanazon két PC között vittünk át ftp-vel egy 120MB-os állományt először két Access Point segítségével, utána pedig az egyik gépet wireless kliensként használva. (A mérések során igyekeztünk más protokollok forgalmát minimálisra csökkenteni). A mérési eredmények elemzésekor a tisztán Ethernetes átvitelnél mért adatokhoz viszonyítottunk. A teszt során rádiós kapcsolatot fix sebességen és jó körülmények (1 méter távolság, tiszta rálátás) között vizsgáltuk.

6. A mérési adatok értelmezése

A rádiós csatorna és az erre kapcsolódó Ethernet vonal között keretkonverzióra és Ethernet bridging funkció biztosítására van szükség. Emiatt a rádiós csatorna vezetékes interfészei közötti bittovábbítási sebesség kevesebb, mint a rádiós csatorna névleges sávszélessége. A csatornák százalékos kihasználtsága az egyes esetekben az alábbi ábrákon látható. Mivel egy Ethernet keret rádiós keretekre konvertálása és ennek fordított művelete független a rádiós csatorna sávszélességétől, emiatt a kisebb sebességű csatornák jobb fajlagos kihasználtsággal működnek. Az rr1, rr2, rr5, rr11 esetek a két Access Point-os csatorna konfigurációkat jelentik. Az rr11n egy olyan csatorna, amikor a két Access Point között véletlenszerűen 20 dB-es jel/zaj viszony ingadozások történtek. Az eth10 egy pont-pont Ethernet csatorna. Ezt a két, Windows operációs rendszert futtató teszt PC gép csak 59 százalékban tudta leterhelni. Az rp1, rp2, rp5, rp11 esetek egy Access Point és egy közvetlen PC-s csatorna konfigurációkat jelentik

A csatornán haladó keretek és bájtok darabszámának másodpercenkénti mintavételezése segítségével meghatározható a másodpercenkénti átlagos Ethernet keretméret. Ugyanzon 120 MB méretű bináris fájlt a csatorna két végén található PC között FTP programmal mozgattuk. Megfigyelhető, hogy a két Access Point-os csatorna esetében az átlagos keretméret (L) a rádiós csatorna sávszélességével növekszik, míg az Access Point és közvetlen PC-n keresztüli csatornánál ugyanezen paraméter független (L=970 bájt) a rádiós csatorna sávszélességétől. Ez amiatt van, hogy a TCP protokoll előnyösebb csatorna paramétereket talál az Access Point és közvetlen PC esetén, így az IP csomagok mérete nagyobb lehet. Látható az is, hogy az Ethernet keretméret szórása fordítottan arányos a rádiós csatorna sávszélességével. Ugyanakkor kevésbé szór az Access Point és közvetlen PC csatorna.

7. Végkövetkeztetések

Bár a lokális hálózatok túlnyomó többsége jelenleg kábel alapú, az elkövetkező évtizedre a kábelnélküli hálózatok és alkalmazások robbanásszerű elterjedését, sőt egyes területeken akár meghatározóvá válását prognosztizálják. (A Dataquest 2000. januári felmérése szerint a megkérdezett vállalkozások 21%-a már alkalmaz vezetéknélküli LAN-okat, és mintegy 50%-uk tervezi 2002-ig.) A technológia frissessége ellenére máris jelentős igény van az ilyen alkalmazásokra Magyarországon is.

Mint a gyakorlati tapasztalataink is mutatják, nagyon fontos megválasztani a vezetéknélküli LAN kapcsolatok környezetét. Abban az esetben, ha a rádiós csatorna hozzáférési pontjai között éghajlati, átlátási akadályok és egyéb terjedési okok miatt a jel/zaj viszony széles skálán megváltozik, akkor az adatátvitel még az Ethernet csatornánál ismeretes best effort jellegnél is korlátozottabb viselkedést mutathat. Ha megfelelő sűrűséggel telepítjük az Access Point eszözöket, így a távolság kicsi lesz és a jelzaj viszony esetleges kisméretű változása nem befolyásolja az átvitel jellemzőit, így a névleges átviteli sebességnek legalább 60%-a rendelkezésre áll a kapcsolatokhoz.

8. Telepítési/üzemeltetési tapasztaltatok

Projektünk egyik fontos célkitűzése a RoamAbout rendszer működésének vizsgálata városi környezetben. December óta működik egy Access Point a DEATC Kollégiumának tetején (az antenna a talajszinttől 30 méter magasan, 3,5 méteres árbocon található). Az Access Point workgroup bridge üzemmódban működik és jelenleg kísérleti jelleggel 5 telepített antennájú klienst, illetve időszakosan teszt klienseket szolgál ki. A kültéri kísérlet során az alábbi legfontosabb tapasztalatokat szereztük:

• Az antennától mintegy 2-300 m távolságban a talajszint környékén a tiszta optikai rálátás a 15-20 méteres fák, épületek, egyéb tereptárgyak miatt nem volt biztosítható. Ebben a tartományban az adatátvitel sebességét elsősorban nem a távolság és a jel/zaj viszony határozta meg, hanem jelentősen befolyásolta a reflexió.

• A központtól távolabb haladva 3-500 m távolságra az optikai rálátás mellett hordozható PC-vel (szobaantennával) kiváló minőségű 11 Mbit/s sebességű adatátvitelt mértünk, 12-18 dB jel/zaj viszony mellett. Hasonló eredményt kaptunk a közeli 8-10 emeletes épületek központi antennánkra néző ablakú helyiségeiből. Ugyanezt a mérést megismételve gépkocsiból a városi környezet miatt értékelhető eredményt csak szintén optikai rálátás mellett kaptunk.

• A legjobb eredményt abban az estben értük el amikor a kliens oldalon is telepített antennát használtunk. 7 dB-es nyereségű irányított tetőantenna már 9-10 dB jel/zaj viszonytól 11 Mbit/s adatátvitelt produkált, kb 1.5-1.8 km távolságig. A telepített rendszerünk legtávolabbi pontja jelenleg 2.1 km távolságban van. Itt 7 dB jel/zaj viszony mellett az adatátvitel 5.5 Mbit/s-ra csökkent.

Az előzetes tesztek során sikerrel szintén vizsgázott lokális szegmensek csatlakoztatása irányított antennájú Endpoint – Endpoint üzemmódú Access Pointok segítségével. Jelenleg folyamatban van több a város különböző pontjain található egyetemi szervezeti egység ilyen módon történő csatlakoztatása a belső hálózathoz.