Что нам стоит сеть построить?<BR>Или практическое руководство по созданию беспроводной сети доступа в Интернет в отдельно взятом кишлаке
АрхивС чего начать?
А из вашего окна площадь Красная видна? Или, на худой конец, одна из сталинских высоток? А с крыши? Общее правило: чем дальше линия вашего горизонта, тем дешевле оборудование и быстрее связь. В этом случае вам не потребуются ретрансляторы на соседних зданиях и всепогодное оборудование. А стратегическое положение вашей квартиры на верхних этажах высоток с легкостью может компенсировать любые текущие коммунальные платежи. По существующей статистике, 10% московских квартир уже находятся в зоне устойчивой связи. Соответственно, ваше подключение может обойтись без дополнительных инвестиций со стороны оператора. Чтобы узнать, попадаете ли вы в это число, зарегистрируйтесь на сервере http://intraland.decsy.ru. Там же вы можете найти компаньонов в этом начинании.
Переходим к маркетингу рынка:
Крупными, разборчивыми буквами пишем: "Товарищи жильцы нашего дома. У нас есть возможность подключиться к Интернет по самым низким расценкам. Все в наших руках…"
Если Вам позвонит больше 10 человек, можно думать о беспроводном Интернете как о вполне реальной виртуальности. А если настоящих ценителей Интернета окажется больше тридцати - золотой ключик у вас в кармане.
Что брать?
Первое, что приходит в голову, - IBM PC и Windows. Самое интересное, что вы будете совсем недалеки от истины. Многие устройства доступа к беспроводным сетям построены именно на ширпотребовской IBM PC-совместимой технике. С единственным отличием: обычно для этих целей все же используется не Windows, а Unix, и не 386sx25, а что-нибудь более поворотливое, например, на процессоре Alpha (см. Таблицу 1.).
Таблица 1. WaveLan совместимое оборудование.
| Производитель | C-SPEC | KarlNet | DEC systems, Lucent | Пользователь, (MicroTik, etc…) |
| Продукт | OverLAN | KarlRouter | WLAS-IP/Alpha | PC/Pentium* |
| Независимых радиоканалов: | 1 | 1 | 2 (4) | 1 (2) |
| F-tdMA доступ: | - | - | + | - |
| Локальное подключение: | Ethernet | Ethernet | 2/100 Мбит/с Eth., RS-232 | Ethernet, RS-232 |
| Сетевые протоколы: | IP | IP | IP, DECnet | IP |
| Дополнительные Internet-сервисы: | - | - | Intel + Alpha 64bit Unix software | Intel 32bit Unix, Windows software |
| Поддержка ATM (Hiperlan): | - | - | + | +- |
| Загрузка: | Flash | Flash | Flash, LAN, HDD | HDD |
| **Стоимость оборудования: | 5000 | 4500 | 2500 | 2500 |
| ***Трудозатраты [дней] | 1 | 1 | 1 | 1 |
** в составе: роутер (сервер), один 2,4 GHz RadioEthernet, 1Wt усилитель с грозозащитой, внешняя антенна, кабели.
*** инсталляция, подключение к локальной сети и к точке беспроводного доступа, настройка.
Чуть сложнее обстоит вопрос с радиоадаптером. Но и тут не будет особенно большого выбора: самым распространенным беспроводным стандартом является RadioEthernet, а самым ходовым и поэтому дешевым оборудованием - адаптеры WaveLan производства Lucent. В силу открытости этого стандарта вы без проблем найдете совместимые с WaveLan адаптеры от других поставщиков, например, RoamAbout от Digital Equipment Corporation. И при этом сэкономите еще сотню-другую долларов. Некоторые компании предлагают адаптеры Arlan. Это дороже, но совсем не означает, что лучше в нашей ситуации. В силу закрытости стандарта ArLan для него нет подходящих F-TDMA драйверов (да и обычных драйверов немного). Из-за отсутствия других поставщиков оборудования, совместимого с Arlan, у вас есть большой шанс оказаться в изоляции от более дешевых массовых решений. Даже введение нового стандарта IEEE-802.11 в принципе ситуацию с драйверами не изменит (если не ухудшит).
Итак, с сервером беспроводного доступа (далее - сервером) мы определились.
Что делать?
Остальное уже не требует подробных объяснений и, скорее всего, не вызовет аллергии даже у поклонников проводных сетей:
- в каждый компьютер ставим по Ethernet-адаптеру 10BaseT ($30);
- в каждую квартиру прокладываем по витой паре ($0,5/m*50m=$25), на небольших расстояниях возможно использование радиоретрансляционной "лапши";
- в каждый подъезд по дешевому хабу ($10/порт);
- сервер ставим в одной из квартир верхних этажей ($2500);
- антенну направляем на ближайшую точку беспроводного доступа;
- для повышения надежности подключаем обычный модем (еще $200). Если по каким-либо причинам беспроводная сеть будет недоступна (а над Москвой иногда случаются перебои со связью), модем дозвонится до провайдера традиционным способом.
Таким образом, затраты на создание локальной сети с беспроводным подключением к Интернет составят: $2700+$65*N. Если число желающих N=10, то нужно сброситься по $2700/N +$65 = $335. Если N=100, то единовременные затраты уменьшатся до $87. Фактически, стоимость постоянного соединения будет сопоставимо с ценой 14,4 кбит/c модема.
Дополнительные источники экономии
Текущая стоимость подключения к Интернет беспроводным способом 600-700 долларов в месяц за 64 kbps линк, или 70 долларов на каждого (N=10). Вполне терпимо, если учесть, что все десятеро одновременно в Интернет не полезут. За три месяца работы в Интернете "Кишлак" скачает около 1 Гбайт информации. При стоимости дисковой памяти $100/Гбайт было бы логичным сохранить это богатство на локальном диске сервера беспроводного доступа, тем более что действительно нужной информации в Интернете еще не так много, и вы будете возвращаться к ней по несколько раз. Значит, логично поставить на сервер еще одно приложение - прокси-сервер, который, помимо прочего, будет сохранять все запрашиваемые страницы на локальном винчестере.
Итак, общее собрание старейшин "Кишлака" приняло решение кэшировать весь Интернет-трафик до лучших времен. При этом потребуется наращивать емкость дисковой и оперативной памяти сервера со скоростью 1 Гбайт HDD + 16 Гбайт RAM в квартал. Самое смешное в этой ситуации то, что общие расходы возрастут всего на 5-10% при пяти - десятикратной экономии внешнего трафика (очевидно, при расчете эффективность кэширования принята равной 80%. - Г.Б.).
Web-кэш - это, конечно, хорошо, но иногда просто физически невозможно найти ссылку на вдруг вспомнившуюся страницу, хотя вы абсолютно уверены, что она лежит на локальном диске Сервера. Нет проблем - устанавливаем поисковое приложение типа Altavista Search. Каждый день или раз в неделю оно будет переиндексировать все содержимое локального кэша. Интерфейс и структура запросов ничем не отличаются от самой быстрой поисковой системы http://www.altavista.com.
Теперь вы готовы к своему бизнесу!
Посмотрите еще раз в окно, сколько домов рядом с вами без Интернета? То-то же! Правда, их обитатели еще не догадываются, что вы - их потенциальный Интернет-провайдер. Производительность вашего RadioEthernet-адаптера позволяет раздать между делом десять-пятнадцать 64-килобитных каналов на расстоянии 1-5 км, но для этого потребуется специальная антенна, управляемая маршрутизатором. Встроенная в Alpha-cервер поддержка протокола F-TDMA не приведет к перегрузке этой новоявленной беспроводной сети. Если дело пойдет в гору, и начнутся нарекания на производительность вашего канала связи - увеличивайте ее по мере необходимости. Ваш ресурс - 2 Mbps. Если его окажется недостаточно, или вы захотите развязать локальную беспроводную сеть и магистральный канал, - можно вставить второй радио-адаптер.
В какой-то момент, определяемый жадностью вашего местного узла связи, вы почувствуете необходимость предоставить расширенный спектр услуг своим клиентам, а именно, телефонную и видео-конференц-связь. Для начала, поиграйтесь с говорилками-гляделками EasyTalk, NetMeeting и CUSeeMe. Внешняя цифровая видеокамера QuickCam может быть подключена через обычный параллельный порт.
Да, задержки будут, но терпимые. В первую очередь, запаздывания при передаче голоса связаны с пакетной природой передачи информации, а не с производительностью сети. Голос оцифровывается в формате ADPCM со скоростью 32 kbps и, обычно, сжимается до одного-двух килобайтов в секунду. Но передачи пакета не происходит, пока в буфере не накопится достаточно байт для передачи. Средний размер TCP/IP пакета 100-500 байт. Это приводит к минимальной задержке в 0,1-0,5 секунды. Аналогичная задержка образуется на приемном конце. Итого набегает 0,2-1 с. Уменьшать размер TCP/IP пакета ниже 100 байт неразумно - слишком большие накладные расходы на сопроводительную информацию. Именно по этой причине многие телефонные компании с надеждой смотрят на технологии ATM. Сокращенный до 53 байт размер пакета в сочетании с гарантированным и малым временем задержек позволяет интегрировать в одной цифровой сети голос и данные.
Насколько это актуально? Не за горами появление нового семейства беспроводного ATM оборудования от Lucent (Hiperlan type 1,2,3/20+Mbps и 4/155+Mbps). Вы сохраните инвестиции в инфраструктуру своей сети, если устанавливаемое оборудование будет WireLess ATM/Hiperlan ready.
Несколько неуместных советов по топологии сети
Самый дорогой ресурс любой беспроводной сети - центральная точка доступа с хорошим каналом в Интернет и высокой крышей. Самое неинтересное решение - поставить на нее одну антенну с круговой диаграммой направленности. Очень скоро обнаружится, что 2 Мбит/с на точку - это совсем немного. А большинство ваших клиентов почему-то кучкуется рядом с допотопной декадно-шаговой АТС вон в том отдаленном микрорайоне. И надо бы ставить направленную антенну, да круговая мешает. Может, поступим сразу по другому? Несколько фазированных антенных решеток (ФАР, с малым уровнем боковых лепестков) разносим по периметру крыши и направляем в наиболее стратегические места. Если с какого-то направления трафик станет ощутимым, переключаем соответствующую антенну на отдельный адаптер. И так - пока не исчерпаем весь частотный диапазон этой точки доступа. В итоге получим 8-16 Mbps вместо двух. И 5-15 километров дальности вместо одного. Разница ощутима? Одной точкой доступа накрыли все основные магистрали города, осталось разобраться с "темными" улочками и "обратной стороной луны". При более внимательном рассмотрении местности (в радиочастотном диапазоне) обнаружится, что обратные стороны домов уже частично "подсвечены" антеннами ваших непосредственных клиентов. И если 2 Мбит/c вашей магистральной коннективности используется не полностью, оставшуюся часть можно раздать "оборотням", включив на клиентском сервере доступа функции моста-маршрутизатора.
Сота без F-TDMA - деньги на ветер?
Рассмотрим характерный пример: клиентские станции "видят" только базовую антенну, не "видят" друг друга и используют метод случайного коллизионного доступа (CSMA/CA). После того, как базовая станция закончит передачу, клиенты начинают тестировать среду на предмет возможности доступа. Естественно, она всем покажется свободной, несмотря на то, что антенна точки доступа может в этот момент принимать восходящий пакет. Включается еще несколько клиентских передатчиков и... часть пакетов теряется.
Таблица 2. Зависимость максимального коэффициента использования канала (КПД) точки доступа от режима ее работы (строки) и допустимого количества потерянных восходящих пакетов (столбцы).
| Процент потерянных пакетов | 1% | 5% | 10% | 15% | 30% |
| Соотношение трафика вверх/вниз | КПД, как функция числа потерянных пакетов | ||||
| 1:6 (ISP, ftp protocol) | 5% | 25% | 40% | 50% | 67% |
| 1:3 (ISP, http protocol) | 4% | 15% | 27% | 40% | 54% |
| 1:1 (WLAN-SP, Voice over IP) | 2% | 10% | 17% | 23% | 35% |
| 10:1 (WEBTV + WLAN-SP) | 1% | 5% | 10% | 14% | 25% |
Черным фоном выделена область неприемлемого качества связи.
Даже беглого взгляда на приведенную выше таблицу достаточно, чтобы схватиться за голову:
- если оператор беспроводной сети доступа в Интернет допускает потерю каждого третьего клиентского пакета (последний столбец, "полный абзац") - пропускная способность его каналов используется чуть больше, чем наполовину! 30% - это предельная величина, после которой оператору отрывают голову;
- при таких подходах можно даже не думать о предоставлении клиентам сервиса по объединению их корпоративных локальных сетей и телефонных услуг Voice over IP (предпоследняя строка), самому рентабельному, между прочим, операторскому бизнесу;
- а про сотрудничество с кабельными компаниями по предоставлению массовых услуг WebTV лучше и не мечтать (последняя строка).
Как работает F-TDMA?
Протокол F-TDMA (Float Time Division Multiple Access) был разработан для сокращения потерь восходящих пакетов и предоставления оператору сети возможности оперативного регулирования клиентского трафика. Суть его в следующем.
При низких нагрузках на точку доступа клиенты используют обычный CSMA/CA. Если базовая станция замечает превышение уровня потерянных пакетов, на клиентские станции в широковещательном режиме передается расписание их выхода в эфир. После нескольких итераций клиентские таймеры синхронизируются с необходимой точностью, и потери пакетов устраняются. Если в сеть входит новая станция и начинает мешать остальным, процедура синхронизации повторяется. Подстройка графика осуществляется в фоновом режиме и не приводит к задержке передачи данных.
Если клиентской станции нечего передавать в отведенный для нее временной интервал, ее тайм-слот используется для передачи пакета базовой станцией. Такая процедура взаимодействия базовой и клиентских станций позволяет свести на нет потери пакетов и непроизводительные простои канала. Даже при равном соотношении восходящего и нисходящего трафика средний КПД точки доступа никогда не опускается ниже 80%.
Вторым важным преимуществом протокола F-TDMA является возможность динамичного управления коннективностью клиента со стороны провайдера. Если кому-то потребуется видео-телеконференцсвязь, то на время сеанса его коннективность возрастает, а задержки, соответственно, уменьшаются. Не бесплатно, конечно.
И, в заключение, следует упомянуть, что многие поставщики радиооборудования разработали и продают готовые серверы беспроводного доступа. Их цена колеблется от 2000 до 10000 долларов за точку. Для сравнения, стоимость GSM или CDMA базовой станции с аналогичной пропускной способностью выше в 10-100 раз!!! Есть над чем задуматься.
С автором можно связаться по e-mail: wlas@decsy.ru или телефону: +7-095-9382967.
|
