|
Wifi – trådløst ethernet, -
tekniske spesifikasjoner, egenskaper, styrker og svakheter.
På denne siden
har vi forsøkt å beskrive noen av de tekniske finurlighetene ved
tradisjonel trådløst nett som brukes av de fleste for kommunikasjon
mellom PC'er, server, smarttelefoner, pad'er etc. Informasjonen er
lagt ut på bakgrunn av noen hadde ønske om en norsk side som
beskriver teknologien og forkortelser og standarder. Det finnes mye
mer som kunne vært skrevet, men vi håper leserene kan komme med hint
om hva som er av størst interesse slik at "riktig" informasjon blir
lagt ut. Uansett håper vi informasjonen nedenfor kan være til hjelp
både for våre kunder og andre som søker denne form for informasjon.
802.11a, 802.11b, 802.11g og
802.11n er alle standarder for tradisjonelle trådløse
ethernet nettverk som ofte
beskrives som Wi-fi (wireless
fidelity),
WLAN (Wireless Local Area Network) eller bare LAN, og som brukses av
trådløse routere og switcher. Noen routere konfigureres kansje som
rene aksesspunkt eller linker/ekstendere for singnalene. Og alle
standardene har sterke likhetstrekk, virkemåte, funksjon og
egenskaper. Det
finnes massevis av andre 802.11
standarder, men vi velger å ikke beskrive
alt da det er mer for
spesielt intereserte. Også annen trådløs kommunikasjon som
følger standardene
til f.eks.
GPRS, Edge, 3G/4G, Bluetooth, etc regnes som trådløse nett. I tillegg finnes
det utstyr som fungerer som overganger mellom disse standardene og
en del standarder som benytter kabel.
Som
vanlig er det det en ikke vet som er kritisk mht sikkerhet og som kan redusere
kvaliteten på nettverket som rekkevidde, hastighet og oppetid. Men
hva som er fordeler og hva som er ulemper er avhengig av øynene som
ser. En bruker kan ha behov for å overføre store datamengder over
begrensede avstander og har nok strøm. I slike tilfeller kan
trådløst ethernet være et godt alternativ. I andre tilfeller skal
det kansje bare overføres noen få kilobyte, men over lengre
avstander og med lavt effeltforbruk. Hva som er best for den enkelte
kan ikke vi si noe om da vi ikke kjenner kravene. I tillegg vil krav
til f.eks. sikkerhet ha en del å si.
Vi skulle egentlig ikke
skrive om
trådløst ethernet ettersom dette lenge var løsninger som
ikke ble benyttet i de produkter våre industri kunder benyttet.
Dette måtte vi
imidlertid endre på fordi behovet for trådløse
nettverket har tvunget seg fram også innen industrielt bruk, og vi
har derfor lagt dette ut på
våre support sider
sammen
med mange andre beskrivelser som f.eks.
kablet
ethernet og beskrivelse av noen av
IP adressene som benyttes i nettverk. Vi har
imidlertid gjort denne beskrivelsen forholdsvis kort og elementær
i den grad det er mulig, ettersom mye er software fra de
enkelte produsenter som ikke kan
beskrives i detalj.
De fleste er klar over at den viktigste
komponenten i ethernet er Mac adressen. Denne benyttes både i kablet
ethernet og i trådløst ethernet samt i enkelte andre
overføringsstandarder.
Som vanlig i
databransjen er det en mengde forkortelser på 3-4 bokstaver. Vi har
forsøkt å beskrive en del av disse forkortelsene til en viss grad nedover i
teksten. De fleste er relatert til sikkerhet men også
spesifikasjoner som signalstyrke og frekvenser. Kort
fortalt relaterer forkortelsene seg til følgende:
DFDM = Metoden
som er brukt for å modulere signalet (følger 5GHz standard)
DSSS = Metoden som er brukt for å modulere signalet (følger 2,4GHz
standard)
SSID = Navnet/identiten på nettverket som klienter og annet
nettverksutsyr er koplet opp i. Visningen av SSID kan ofte disables
slik at det ikke sees av andre.
WEP = (Wired Equivalent Privacy) 1.ste krypteringsstandard som ble laget for ethernet. Den er basert på 64-bits nøkkel
men også tilgjengelig med 128-bit. Bedre løsninger er nå standard.
WPA = (Wi-fi Protected Access) Krypteringsmetode av data i nettet basert på 104-bits nøkkel
WPA2 = Som over men krypteringsmetode av data i nettet basert på 128-bits nøkkel
AES = Krypteringsalgoritme for benyttes i trådløst ethernet.
PSK = Autentiseringsmetode (Pre Shared Key) av deltagere i nettet.
Benytter mellom 8 og 63 tegn.
802.1X = Autentiseringsmetode av deltagere i nettet som i praksis
tilsier at en logger seg inn manuelt. I motsetning
til PSK benyttes den oftere av bedrifter pga høyere sikkerhet. Er
noe vanskeligere å konfigurere enn PSK
TKIP = (Temporal Key Integrity Protocol) Krypteringsnøkkel som endrer seg etter oppkopling for økt
sikkerhet og
generer en ny krypteringsnøkkel for hver datapakke som overføres. Også referert til som WPA-PSK
AES-CCMP = Krypteringsstandard av data. Også referert til som
WPA2-PSK. AES står for Advanced Encryption Standard.
RSNA-CCMP = Også referert til som WPA2 med AES kryptering.
RSSI = (Receiver Signal Strength Indicator) er en beskrivelse av signal styrken (eksempelvis er -35dB sterkere
signal enn f.eks. -70dB)
WiDi = En overføringsstandard som ble etablert av
WiFi Alliance
i 2010, og som forventes å ha produkter tilgjengelig i 2011. WiDi er
litt mer beskrevet under tabellen nedenfor som beskriver Wifi
standarder, men er i korte trekk en standard for overføring av store
datamengder lokalt (film, etc).
MIMO = (Multiple Input Multiple Output) Løsning med flere antenner
for å øke trafikken ("hastigheten") i flere typer trådløse nett
(802.11, 3G/4G, WiMax, etc).
Uninet har
forøvrig skrevet en god
beskrivelse av sertifikater, krypteringer, autentiseringer, script,
etc for å oppnå ønsket sikkerhet i trådløse nettverk. Denne pdf'en
kan lastes ned fra deres nettsider.
Det som kalles “trådløst
ethernet”, Wifi
eller Wlan er idag den teknologien som har størst
rekkevidde og overføringshastighet (ref grafen nedenfor) for det som
går under
betegnelsen WLAN (
Wireless Local Arean Network), mens
samlebetegnelsen WAN (Wide Area Network) i hovedsak beskriver det
som kalles Wimax 802.16 (som har sterke
likehetstrekk med Wifi) og
GPRS/3G/4G. Lan kan også være Wlan, men er som
oftest benyttet i kablet nettverk (ref link høyere opp). Det er litt feil å beskrive 3G/4G og WiMax som raskere
enn Wifi slik grafen nedenfor beskriver, men 3G/4g er i realiteten
en annen type trådløs kommunikasjon og grafen er i hovedsak en
beskrivelse av mobilitet/strømforbruk ved de forskjellige
kommunikasjonsstandardene. I tillegg
finnes
det en mengde løsninger
fra div produsenter som pga manglende utbredelse ikke kan regnes som
konkurerende løsninger.

Nedenfor har vi imidlertid
satt opp litt informasjon med spesifikasjoner for forskjellige wifi
eller trådløse ethernet standarder, men også litt teknisk
informasjon på
hvordan
wifi i praksis fungerer mht frekvenser,
båndbredder, etc. Men som i mye annet vil det være produsenter som
fremstiller sine løsninger bedre enn det som er vanlig.
Overføringshastigheten som er beskrevet nedenfor
er imidlertid ikke helt korrekt ettersom stadig flere produsenter
har begynt å benytte flere antenner på routere, etc, og maks
hastighet er i sterk grad påvirket av antall antenner som er i bruk
samt hvor mange antenner chipsettet støtter. Men flere antenner
(feks. MIMO støttes kun av 802.11n standarden. Dette er beskrevet
litt mer lenger ned under det som omtales som "antenner".
Vi har ikke
klart å verifisere at lengre avstander fungerer tilfrestillende, men
vet at det er leverandører om har spesielle antenne løsninger for å
oppnå dette. Irontech
har bl.a. en leverandør som klarer opptil
3,2km kommunikasjon vha andre trådløse
overføringsstandarder med visuell kontakt (og opptil
90m inne), men det er overføring ihht en annen
standard og med mye mindre datamengder. Dette betyr
samtidig at det kan være et alternativ
til både
3G/4G og Wifi såfremt det er snakk om å overføre veldig
små
datamengder over lange avstander og der det er dårlig dekning for
mobiltelefon eller at
kostnadene ved mobil tlf løsning blir for høy.
Flere standarder enn 802.11/ethernet benytter benytter Mac adresse
på tilsvarende måte.
Wifi standarder
|
Standard |
802.11a |
802.11b |
802.11g |
802.11n |
|
Compatibility |
|
|
bg |
abg |
|
År for godkjenning |
1999 |
1999 |
2003 |
2009 |
|
Frekvensbånd |
5
GHz |
2,4
GHz |
2,4
GHz |
5
eller 2,4 GHz |
|
Båndbredde |
20MHz |
20MHz |
20MHz |
20MHz og 40MHz |
|
Maks hastighet
(reell hastighet) |
54 Mbps
(20-54Mbps) |
11 Mbps
(5-11Mbps) |
54 Mbps
(10-54Mbps) |
600 Mbps
(54-600Mbps) |
|
Modulering |
DFDM |
DSSS |
DSSS |
DFDM/DSSS |
|
Maks avstand innendørs |
15-20m |
30-45m |
30-45m |
45-60m |
|
Maks avstand utendørs |
20-30m |
60-90m |
60-90m |
140-180m |
Akkurat som med kablet
ethernet vil den teoretisk hastigheten og den virkelige hastigheten
oppleves som 2 forskjellige verdener, men en god
del brukere merker ikke at de har redusert hastighet. Det er mange årsaker til at
hastighetene
reduseres, En viktig årsak er at ethernet benytter
“handshaking”, og om det er støy vil samme informasjon bli forsøkt å
sendt flere ganger før den eventuell når frem
slik den skal være.
Når det gjelder trådløst ethernet vil det kunne være mange årsaker
til støy, men også begrensninger som vegger, antennetyper, effekter,
retninger,
etc, etc vil påvirke den reelle hastigheten. Som nevnt
tidligere finnes det flere såkalte lokale netverk (LAN) som
Bluetooth og Zigbee som også benytter frekvenser på
rundt 2,4GHz.
Disse kan påvirke hverandre, og som oftest er det den enheten
med mest effekt som blir minst berørt av støyen om alle står i
nærheten av hverandre.
Men en
del leverandører har forsøkt å legge inn noe imunitet mot denne
typen støy i hardware, bios og software driver.
3G/4G benytter “nesten” samme frekvens, men er
redusert til 1,8GHz. Derfor er det også mulig å benytter f.eks.
Bluetooth sammen med mobiltelefoner uten støy.
Hadde
telefonene også benyttet
2.4GHz kunne det blitt vanskeligere å få til en støyfri kommunikasjon
med innebygget Bluetooth.
Tallene som er oppgitt i tabellen ovenfor mht rekkevidder og
hastigheter er
med andre ord bare et estimat fordi nettet er veldig
følsomt for omgivelsene. Mens en i et tilfelle kan oppnå kommunikasjon på f.eks. 50
meters inne i byggning i et
tilfelle er
det vanskelig å oppnå 10
meter i et tilsvarende nett et annet sted.
Men nye løsninger kommer stadig til. I 2010 innførte WiFi Alliance
en standard de kaller Wifi Direct (allerede fått
kallenavnet Wi-Di eller WiDi avhengig av produsent) for fil overføring og deling av
media som disker, etc. Dette er et
overføringsstandard som sansynligvis vil bli mer brukt innefor
reklame og andre applikasjoner der store datamengder med samme
innhold skal overføres til flere enheter.
Noen ganger bør en vurdere
om en skal benytte kablet nettverk fremfor wifi pga hastighet og
avstand, eller en kombinasjon av dette. Men også kablet ethernet kan ha problemer.
Routere og aksesspunkter som monteres for en best mulig dekning kan
redusere behovet for kablet nettverk i en del situasjoner, men
hastigheten på et trådløst nett vil ikke kunne måle seg med et
kablet nett.
Det finnes en del gratis software
på nettet som f.eks. “InSSIDer”
fra MetaGeek som vil kunne teste amplituder og
kanaler
og på den måte se om netet er utsatt for
redusert .
overføringshastighet pga kollisjoner, etc
(noe av programvaren er ikke gratis da det involverer hardware).
Et godt alternativ til InSSIDer er
Xirrus.Kansje kan
det gjøres små inngrep som å flytte en router
eller bytte
kanaler
(se nedenfor) for å bedre hastigheten dramatisk bare ved å undersøke
vha gratis nedlastbar software. I andre
tilfeller kan problemene løses ved å benytte en annen antenne (om en
har en løsning der antennene kan byttes).
SSID
står for “Service Set Identifier” og er navnet på det nettverket
klientene er koplet opp i slik at de kan kommunisere med hverandre
og mot servere.
Kanaler
Det brukes forskjellige
kanaler avhengig av hvor i verden en oppholder seg.
I USA benyttes kanal 1 - 11. Norge og EU tillater kanal 1 – 13.
Japan benytter kanal 1 – 14. Tidligere tillot Spania kun kanal 10 og
11, mens Frankrike bare
aksepterte
10,11,12 og 13. Nå har begge
disse landene lagt seg på samme linje som EU.
Hver kanal har en båndbredde på 22Mbps. Disse ligger forholdsvis
tett.
Ved å benytte kanal 1, 6 og 11 unngår en “overlay” av kanalene.
Dermed oppstår det et rom på ca 5MHz mellom kanalene, noe som
reduserer faren for
støy/interference. Endring av kanaler gjøres i
routerens oppsett.
I tegningen nedenunder har vi forsøkt å visualisere dete på en enkel
måte. Dette kommer også frem i bildet fra InSSIDer lenger ned.

I et bilde
(skjermdump) lenger ned viser vi hvordan InSSIDer viser
tilsvarende informasjon i praksis
Sikkerhet og krypteringer
WEP, WAP og WAP2 er 3
begreper som benyttes mht kryptering av lokale nettverk (LAN). Wep
var den standarden som kom først. Den benytter en 104 bits
sikkerhetsnøkkel ved oppstart og benytter RC4 koding for kryptering.
Deretter kom WPA og til slutt WPA2 som begge benytter RC4 slik WEP
gjør, men benytter en litt større sikkerhetsnøkkel (128 bit) .
Hva som egner seg "dårlig" og "bra" er som oftest basert på øynene
som ser, men beskrivelsen i tabellen nedenfor er basert på hva en
del fagfolk mener om de forskjellige løsningene.
|
Kryperings standard |
Type autentisering |
Kryptering |
Egnet for store WAN netverk |
Egnet for LAN i småbedrifter |
|
WEP |
Ingen |
WEP |
dårlig |
Akseptabelt |
|
WPA (PSK) |
PSK |
TKIP |
dårlig |
Best |
|
WPA2 (PSK) |
PSK |
AES-CCMP |
dårlig |
Best |
|
WPA (full) |
802.1X |
TKIP |
bedre |
Bra
|
|
WPA2 (full) |
802.1X |
AES-CCMP |
best |
Bra
|
WPA standarden bygger delvis
på WEP standarden, men gir noe bedre sikkerhet enn WEP.
Tradisjonell WPA rapporteres av en del leverandører og programvare
som WPA-TKIP
En av de største fordelene
ved WPA fremfor WEP er en dynamisk bruk av nøkkelen som brukes i
sikkerhetsalgoritmen og bedre autentisering og kryptering.
WPA2 med 802.1x
autentisering gir den beste sikkerheten for store nettverk fordi det
gir en bedre autentisering (flere lag). Etter autentiseringen blir
brukers
legitimering
sjekket opp mot lokale og eksterne
kilder/databaser. WPA og WPA2 med PSK (Pre-Shared Key) som kan sees
på som en autentisering som er veldig
lik WEP, men
med noe større
sikkerhet fordi TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) benyttes. Med
TKIP kan en som har trengt seg inn i nettverket likevel bli stoppet
fordi
krypteringsnøkkelen som benyttes ved dataoverføring endres
jevnlig dynamisk ETTER oppstart. Dette tilsier at med TKIP brukes en
sikkerhetsnøkkel ved
oppstart,
mens en krypteringsnøkkel endres
dynamisk etter oppkoppling.I motsetning til WPA støtter WPA2 kun
AES-CCMP krytering (som står for Advanced
Encryption Standard -
Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code
Protocol) og det påstås at AES-CCMP er robust nok til å kunne
kryptere “konfedensielle statlige
nett”.
Kansje vi senere lager en egen artikkel om disse sikkerhets
standardene fordi det er mye mer som burde vært sagt. Det samme
gjelder tunneler og VPN.
I noen LAN miljø, f.eks. der ungdom setter seg ned for å spille
sammen 2 og 2 (point to point), vil en ikke kunne bruke standarder
med høyere overføringshastighet
enn
det som støttes i 802.11b om en
samtidig ønsker å benytte WPA(2) kryptering. I slike tilfeller må en
derfor benytte WEP kryptering.
Nedenfor i
InSSIDer er en av kryteringene beskrevet som RSNA TKIP. RSNA står
for "Robust Security Network Assocation"
Triks for å øke
hastighet og rekkevidde
(redusere støy).
-
Installere InSSIDer på
f.eks. en laptop og gå rundt og finn punkter der signalene er
best. På denne måten er det mulig å optimalisere plasseringen av
router og
eksterne nettverk (f.eks. USB enheter).
-
De fleste antenner
for innebruk er
såkalt “omni directional” og stråler rundt 360 grader. Ved å
kjøpe/lage en retningsbestemt antenne vil en kunne øke
rekkeviden i en
bestemt
retning, men mange vanlige
nettverksenheter med USB interface er faktisk ganske
ømfiendtlige for hvilken retning de monteres i (dette bekreftes
om
en benytter
InSSIDer). En
eller flere nye antenner, uansett om den er retningsbestemt
eller ikke, kan mao være effektivt for økt signalstyrke og
hastighet.
-
Påse at router ikke står
montert nært metall gjenstander som f.eks, netting eller plater
(tilsvarende løsninger som gjør antennen rettningsbestemt). Også
tradisjonelle
speil bør unngås om mulig da dette er rette flater
med metall belegg på baksiden.
-
Det er mulig å kjøpe en
“repeater” (eller en rimelig router som konfigureres som
repeater) og som styrker signalene på vei mellom router og
f.eks. PC eller
printer.
-
Det er mulig å f.eks
kable mellom etasjene mellom flere routere med f.eks. Cat5, Cat
5E eller Cat 6 kabel, og la routeren opprette trådløs
kommunikasjon
mellom
router og PC/printer i den enkelte etasje
og RJ45 konnektor i hver ende.
-
Det er mulig å kjøpe
router som settes i stikk kontakten (220V). Dermed kan ethernet
signalet overføres fra en stikk kontakt til en annen i
forskjellige etasjer.
Det er
imidlertid viktig å være klar over
at noen av disse “routerene for stikkontakt” krever at de er
koblet til samme elektriske kurs. Ofte er imidlertid
stikkkontakter i
forskjellige etasjer koblet til forskjellige
elektriske kurser. Dermed faller dette
alternativet bort i en del tilfeller.
-
Innstaler DD_WRT eller
Tomato bios på router. Dette gjør at en kan øke
effekten/strålingen ut på antenne og mulighet til andre
justeringer som øker rekkevidden
om routeren benytter Linux. Men slike
"Geek" metoder som dette kan ikke anbefalles da det er inngrep i
eksisterende utstyr som medfører at all garanti, etc blir borte.
Dessuten kan feil setting kan i noen tilfeler gjøre utstyret ulovlig
og i værste fall farlig å bruke
fordi det ikke lenger er ihht de krav myndighetene krever mht
stråling, etc. Vi har likevel valgt å ta det med i denne beskrivelsen, og under
er et bilde av Tomato med eksempler på settinger som kan gjøres.

Bildet under viser et
eksempel på hvordan det kan se ut når InSSIDer (kan lastes ned
gratis i linken ovenfor) gjør en analyse av nettverket. I dette
tilfellet viser det at
de
fleste nettverkene som ble funnet av
InSSIDer benytter bare en kanal og det er forholdsvis mange nettverk
som opplever overlay ettersom kanal 2-9 er veldig
populært. Bildet viser også at i dette tilfellet
er kanal 1 og 10-13 ikke benyttet av mer enn 2 trådløse nettverk.

For enklere feilsøking eller
søk etter informasjon om nettverks signaler kan det imidlertid være
mer hensiktsmessig å benytte en app for smart telefon av et eller
annet slag for å slippe å dra rundt med en bærbar PC.
Det finnes flere app'er som kan lastes ned fra nettet uten kostnader
om en kan akseptere reklame. En av disse løsningene er Wifi Analyzer
for Android telefoner.
Bildene nedenfor viser hvordan noe av informasjonen presenteres på
en slik Android telefon.

Stråling
Post og
Teletilsynet har sammen med Statens Strålevern gjennomført
beregninger og tester at bl.a. utstyr for trådløse nettverk, og
Wifi,
Bluetooth og Zigbee blir alle definert som ufarlige pga forholdsvis
lav effekt på antenne. Alle benytter 2,4GHz båndet.
Mobiltelefoner
er det heller ikke bevist er farlig, men det
foregår fortsatt jevnlig debatter mht mobiltelefoner og det som
kalles "SAR-verdi"
Men det er viktig å ha i
bakhodet at mikrobølgeovnene også benytter frekvenser i området
rundt 2,5GHz. Det er imidlertid en vesentlig forskjell på mikrobølge
ovner og data netttverk, og det er effekten som sendes ut.
Mikrobølge ovner sender ut en helt annen effekt enn tradisjonelle
nettverk. Antatt forskjell mellom en
vanlig mikrobølge ovn og f.eks.
en Zigbee modul er at mikrobølgeovnen sender ut en effekt som er ca
50.000 ganger større. De som likevel ikke føler seg helt
trygge med
slik type trådløst nettverk kan benytte kablet ethernet.
Trådløse nett på 2,4GHz båndet kan stråle 0,1 watt pr m2. Dette er 1/10000
(en titusendel) av grenseverdiene som er satt opp. For å bli utsatt
for stråling som ligger nært opp til genseverdiene tilsier
kontrollmålinger at en må oppholde seg nærmere enn 10 cm fra antenne
for å bli eksponert for feltstyrke over det tillatte.
0,1 watt kan gi en
rekkevidde på ca 50-100meter, men om kommunikasjonen foregår
inne på kontor eller i et hjem vil rekkevidden bli sterkt redusert
av vegger, etc.
For
sendere på 5GHz båndet er grenseverdien på 1w.
Advarsel:
Når en bruker en bærbar maskin (notebook eller tablet) på
fanget kan en i en del tilfeller bli utsatt for stråling som
overstiger grense verdien fordi den trådløse senderen blir bare noen
få cm fra kroppen (vi vet som oftest ikke hvor fabrikken har montert
antennen). Det er derfor en fordel å ha slike PC'er
i god avstand fra skrittet da det er usikkert om dette kan skape
langvarige problemer mht fertilitet, etc. Dette er ikke bevist, men
er ment som en generell forsiktighetsregel fordi antenne i den
bærbare PC'en kan sitte slik montert at den utsetter viktige
kroppsdeler i underlivet for stråling som overstiger grenseverdiene.
Det samme gjelder om en har mob.tlf i lommen med Wifi påslått der
mob.tlf. (smatrttelefon med wifi støtte) stadig sender korte
meldinger til f.eks. router, noe som er veldig vanlig.
Igjen: Det er ikke bevist helseskader pga slike wifi antenner og må
derfor bare sees på som en generell forsiktighetsregel.
I tillegg er det en standard som er definert som 802.11h. Denne
standarden skal beskrive hvordan en unngår støy (interference)
mellom andre enheter som kan sende/motta signaler på samme
frekvenser eller nært opptil. Denne standarden definerer også bruk
av kanaler som er beskrevet høyere opp og hvordan en skal kunne
switche til andre kanaler om det er andre kilder i nærheten som
benytter de samme frekvensene. 802.11h var opprinelig opprettet for
å unngå støy 5GHz båndet for 802.11a standarden.
Antenner
Antennene er i mange tilfeller det som er viktigst for å oppnå høy
signalstyrke og høy overføringshastighet.
Spesifikasjonene for
antenner begynner som oftest med å vurdere dB. En bedring (økning)
på 3 dB kan utgjøre stor forskjell på rekkevidde og hastighet til
det
trådløse nettverket i mange tilfeller. Desto høyere tall desto
bedre er antenne, - generelt sett. Med det må også taes hensyn til
flere ting som om det er en
omnidirectional antenne eller en rettningsbestemt antenne.
Retningsbestemte antenner er ofte beregnet for utebruk, enten med en
tett plastikk kapsling for å oppnå IP65, IP66,
IP68 eller tilsvarende tetthet, eller at
de er bygd opp vha metallgitter.
Antennene påvirker ikke utgangseffekten fra et
nettverkskort, router eller liknende ettersom utgangseffekten på
nettverkskort etc er begrenset ihht standarder. Derimot vil en
ved bruk av best mulig antenne for det aktuelle bruksområde
kunne merke vesentlig forbedring på signalstyrke og hastighet ved
mottak.
I standard utførelse og bruk er trådløst nettverk ufarlig.
Antennene er ofte såkalte
“omni directional som stråler alle veier eller polariserte antenner
(retningsbestemte) som er sterkest i en forhåndsdefinert retning.
Yagi antenne og “Grid” antenne (som noen vil si er en forenklet
utgave av parabol antenne) er en annen type retningsbestemte
antenner som kan øke rekkevidden
av et wifi signal. For de som ønsker å
eksperimentere med å lage egne antenner er Yagi for mange det
enkleste. Men vær nøye med avstander mellom elementene, reflektoren og størrelsen
på disse. Også refleksjonene må det taes hensyn til. Til og med en
liten USB dongle som erstatter et kretskort for trådløst nettverk
kan endre strålingsmønsteret betraktlig ved å snues
45°. Derfor kan
det noen ganger være nok å ha en USB kabel som gjør at USB enheten
(nettverksenheten med antenne) kan settes på bordet , roteres
og/eller settes på veggen. Uansett hvilken
antenne en velger er det viktig at en får antenne til wifi/trådløst
ethernet når en kjøper fordi det finnes både Yagi antenner og Grid
antenner, omnidirectional antenner ("pisk") for massevis av trådløse
signaler, og de fleste vil f.eks. ikke ønske å komme hjem med en TV
antenne.
Bildet nedenfor
viser hvordan en antenne kan stråle og hvilken retning det er
sterkest signal. Ettersom bildet viser det som mange vil oppfatte
som en rettningsbestemt antenne vil andre typer antenner gi et helt
annet bilde (f.eks. en ring rundt senter av bildet).

Det benyttes flere typer
konnektorer til antenner for trådløse nett. De vanligste konnektor
typene er RP-TNC konnektor, N-konnektor og RP-SMA konnektor. Det er
som oftest mulig å få overganger mellom disse løsningene fra
bedrifter som leverer flere forskjellige routere, linker, switcher,
etc. Dermed kan en bruk antenner fra
flere leverandører uten å ta
hensyn til konnektoren i samme grad som hvis det ikke fantes
overganger.
Det er 4 viktige begreper en må kjenne til for å
forstå signalstyrke, rekkevidde, etc. Disse 4 begrepene er:
Frekvens
som er den frekvensen som sendes/mottas på antenne. De to
frekvensene som benyttes for ethernet lan er 2,4GHz og 5GHz.
Power som er den effekten som blir sendt ut på antenne.
Strålingsmønster som forteller hvor signalet er sterkest i
forhold til antenne. Polar Plot ovenfor er et eksempel på et slikt
strålingsmønster.
Antenne Gain er hvor godt antenne kan utnytte den effekten
til signalstyrke og beskrives i desibell (dB). Rent matematisk vil
denne "Gain" benevnelsen i dB være 10 logaritmen (log10) til
utgangseffekten delt på inngangs effekten. I praksis betyr dette at
om inngangseffekten er 30mW og utgangseffekten er 60mW så vil dette
tilsvare 3dB i "gain". For de fleste vil det være nok å huske at om
spesifikasjonene tilsier en økning på 3dB så vil dette tilsvare en
økning av effekten (i milliwatt) til det dobbelte. Gain er som
oftest referert til effekten i dB målt i relasjon til en omni
directional antenne (isotropic kilde). I forhold til skjermbildet
lenger opp som er hentet fra InSSIDer er altså en økning på 3dB det
samme som en dobling av styrken målt i watt (milliwatt). Dette
forteller at en liten økning i antall dB gir en stor økning i antall
watt.
Men effekten som benyttes til å sende signaler er i tillegg veldig
avhengig av chipsettet og selve elktronikken i router eller
nettverkskort. En router kan f.eks. ha chipset som sender 15dB. Med
en antenne på 3dB vil en kunne sende signaler med en styrke på 18dB
fra antennen.
802.11a og 802.11n fungerer med forskjellige effekter ut på antenne.
I USA benytter 802.11a henholdsvis 40 mW/200 mW/800 mW mens 802.11n
har 50mW/250mW/1000mW for henholdsvis de 4 laveste kanelene, de 15
neste kanalene og de 4 øverste kanalene, totalt 23 kanaler. Her i
Europa er maks effekt for de laveste frekvensene 200mW (redusert fra
250mW) for innendørs bruk og 1000mW for de øverste kanalene. Det
foreligger imidlertid forskjellig informasjon pga endringer, etc, og
de ovennevnte verdiene kan derfor være feil.
Tegningen
nedenfor beskriver antenne løsning ved SISO, SIMO, MISO og MIMO.
Dette er en løsning som støttes av 802.11n standarden.
Mimo er den mest kjente konfigurasjonen der det benyttes en antenne
for sendin og en for mottak på både sender og mottaker. Slik "smart
antenne løsning" er nå vanlig på stadig mer trådløst nettverksutstyr
som bl.a. routere, etc. Løsningen medfører høyere hastighet på
overføringer og til en viss grad også rekkevidde. MISO og SIMO er
imidlertid den vanligste kommunikasjonsformen i trådløse nett
ettersom antenne på klient maskinene (dvs den PC'en du sitter og
arbeider på) oftest er en singel antenne. 2
eller fler antenner blir imidlertid stadig mer vanlig også hos den
enkelte bruker/PC, men vær oppmerksom på at det krever "god avstand" mellom antennene
i den grad dette er mulig på et begrenset område for å slippe at de
støyer på hverandre.

Antall antenner
har som tidligere nevnt sterk innvirkning på overføringshastigheten.
Men ettersom forskjellige chipset som benyttes og forskjellige
standarder støtter forskjellig antall antenner for sending og
mottak, så er det ikke bare å hekte på et uendelig antall antenner.
Generelt sett vil overføringshastigheten kunne beregnes etter
formelen (n x m)/a. I denne formelen sier n hvor mange
antenner som benyttes til sending og m beskriver hvor mange antenner
som benyttes til mottak. a er max antall datastrømmer som chipset
kan håndtere. F.eks støtter 802.11n standarden 4 antenner for
sending og 4 antenner for mottak. Samtidig støtter chipsettet 4
samtidige kanaler for dataoverføring. TEORETISK sett skal dette
tilsi at 802.11n standarden skal kunne overføre (4 x 4)/4 =4. Med
maks antall antenner og med en del andre krav er det TEORETISK mulig
å oppnå fra 54Mbit til 600Mbit i 40MHz båndet. I 20MHz båndet er den
teoretiske tophastigheten under halvparten av dette. Selv opplever
jeg maks 135Mbps med et SISO antennesystem (dvs 1 antenne på router
og en antenne på nettverkskort)
De andre 802.11 standardene støtter bare 1 antenne. Noen routere
støtter både 801.11a og 802.11b/g disse har derfor 2 antenner.
Antennene som benytter 802.11n støtter både 5GHz og 2,4GHz
Materialvalg i
vegger, etc
Type byggningsmaterialer eller andre materialer som benyttes i et bygg vil
kunne ha innvirkning på signalstyrke, etc. F.eks. vet vi at
bygninger i betong gir vesentlig mindre gjennomtregning av trådløse
signaler uanset hvilke type trådløst nettverk som benyttes.
Desssuten vet vi at en del lettvegger i kontor miljø også kan gi
redusert signalstyrke fordi rammeverket som benyttes for de tynne
platene er av metall. Hvor mye metall er veldig forskjellig.
Lettvegger i boliger er derimot som oftest basert på reisverk i tre
og vil dermed i mange situasjoner gi litt bedre signal. Forskjellene er
ofte ikke så veldig store.
Noen mener at bad og kjøkken som har
mye rør i metall som er jordet også kan redusere signalsyrken.
Noen boliger og en ganske stor andel bedrifter har enten en metall
folie eller et slags solfilter basert på metalpartikler på vinduer
(sotete vinduer). Dette KAN til en viss grad speile signaler i
trådløse nett og redusere signalsyrken.
For noen år tilbake ble det populært å bygge vegger av speil i
butikker, kontorer og hjemme for å få mer romvirkning. Om veggene
nærmer seg 2 x 3 meter vil det garantert skape refleksjoner av
signalene.
Mange av beskrivelsene ovenfor er imidlertid basert på det værst tenkelige resultatet
ved valg bygningsmaterialer inne og ute. Hvor mye signalene kan
reduseres er vanskelig å si sikkert, men det er ingen tvil om at det
f.eks. finnes bedrifter som opplever forskjellig signalsyrke i
kontorer med hel lettvegg og kontorer med glassvegg ut mot
fellesarealer.
En grei måte å avlese signalsyrken er å benytte en av de
programpakkene som er nevnt høyere opp. Alternativt finnes det også
tilsvarende softwareløsninger beregnet på smarttelefoner med Wifi
interface.
Flere detaljer om ethernet og
802.11 standardene kan hentes fra IEEE
802 LAN/MAN Standards Committee.
Jørn Jensen
Copyright © 2011 Irontech
AS
Om ønsker informasjon som
ikke finnes på våre sider eller finner informasjon som er feil, ber vi deg kontakte oss med f.eks. en
mail. Vi vil da forsøke å rette opp eller inkludere mer informasjon
om mulig.
Hjemmesidene til Irontech AS
besøkes årlig av nesten 40.000. De 2 siste årene har Irontech vært
"leid ut", men vil bli vurdert solgt for "en årslønn". Dette vil
kjøper garantert tjene inn første året, og hvis så ikke skjer vil
det overskytende betales tilbake.
Også undertegnede som har skrevet denne artikkelen (eier av Irontech
AS) og andre tekniske artikler på Irontech sin hjemmeside kan tenke
seg å vurdere jobbtilbud med lønnsnivå ned mot statens satser av
personlige årsaker.
For begge saker kan jeg
kontaktes på jornjen@online.no
|