WirelessLAN: Progettazione di reti Indoor, Hot Spot e Outdoor · alle slides(ivi inclusi, ma non...

Febbraio 2008

WLAN-PRJ-V3 - 1 © P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2

Wireless LAN:Progettazione di reti Indoor, Hot

Spot e Outdoor

Pietro NicolettiStudio Reti s.a.s

www.studioreti.it

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Wireless LAN: tipi di reti� Reti Indoor:

� si sviluppano all’interno di un edificio

� eliminano il cablaggio o si sovrappongono ad esso

� Reti Outdoor:

� connessione tra edifici con attraversamento del suolo pubblico (fondo)

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Wireless LAN: tipi di reti� HOT SPOT

� copertura di rete in luoghi aperti delimitati di accesso pubblico

� problematiche di rete simili alle reti Indoor

�Requisiti di sicurezza, privacy e controllo degli accessi molto stringenti

Stazione

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Reti Wireless Indoor: caratteristiche e problematiche� Coprono un’area relativamente delimitata:

� sala riunioni

� appartamento o home office

� area con vincoli architettonici

� area uffici come complemento alla rete cablata

�magazzino

� Le problematiche:

� la copertura di una cella e le prestazioni

� la sicurezza e la privacy

� l’accesso agli utenti

� Si impiegano in genere Access Point di tipo DSSS

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Wireless-LAN IN-DOOR 802.11b: raggio di copertura radio approssimativo in Europa

5.5 Mbps HR-DSSSraggio di 48 m

11 Mbps HR-DSSSraggio di 40 m

2 Mbps DSSSraggio di 57 m

1 Mbps DSSSraggio di 67 m

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Wireless-LAN: Automatic Rate Fallback� I data rate più bassi sono caratterizzati da una comunicazione più robusta con copertura di distanze maggiori rispetto ai data rate più elevati

� La stazione prova ad operare alla massima velocità

� La stazione nella regione più interna alla cella opera alla massima velocità, mentre quella più distante opera alla minima velocità

� L’algoritmo ARF (Automatic Rate Fallback) permette alla stazione di cambiare automaticamente data rate man mano che si allontana dalla regione più interna della cella

�meccanismo basato sul conteggio del ACK persi

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Wireless-LAN IN-DOOR: le fasi progettuali� La progettazione può essere suddivisa in 3 fasi:

� esame dell’area da servire e pianificazione delle celle

� site survey

� riesame della pianificazione delle celle

� A seguito dell’installazione definitiva potrebbe essere necessario aggiornare la documentazione di progetto per modifiche effettuate in corso d’opera

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Wireless-LAN IN-DOOR: pianificazione delle celle ed assegnazione dei canali� Avendo a disposizione le planimetrie dell’edificio si può iniziare a pianificare la copertura dell’area con varie celle, ad ognuna delle quali verrà assegnato un determinato canale

� Sovrapposizione delle celle

� di tipo totalmente sovrapposto per aumentare la banda disponibile in una determinata area

� di tipo parzialmente sovrapposto

� Tipologia della sovrapposizione delle celle:

� orizzontale

� verticale

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Wireless-LAN IN-DOOR: Criteri di progettazione delle celle e della loro densità� La progettazione della copertura di una cella e della densità di popolazione delle celle può essere basata su:

� sulle prestazioni globali elevate della rete wireless nell’area da coprire

� numero elevato di AP

� bassa area di competenza di una cella

� progettazione che deve considerare le possibili interferenze tra le celle

� sul principio di copertura di un’area grande con l’impiego del minor numero possibile di AP

� numero basso di AP

� elevata area di competenza di una cella

� progettazione che deve evitare di avere delle zone non coperte da celle

� prestazioni che variano a seconda delle zone

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Wireless-LAN IN-DOOR: sensibilità del ricevitore� Sensibilità di ricezione deve essere almeno di -76 dBm

� Sensibilità medie dei prodotti: -84 dBm a 11 Mb/s, -87 dBm a 5,5 Mb/s, -90 dBm a 2 Mb/s, -93 dBm a 1 Mb/s

� Sensibilità prodotti Cisco: -85 dBm a 11 Mb/s, -89 dBm a 5,5 Mb/s, -91 dBm a 2 Mb/s, -94 dBm a 1 Mb/s

� Sensibilità prodotti Alvarion: -85 dBm a 11 Mb/s, -88 dBm a 5,5 Mb/s, -90 dBm a 2 Mb/s, -93 dBm a 1 Mb/s

� Sensibilità AP 3COM: -80 dBm a 11 Mb/s, -84 dBm a 5,5 Mb/s, -85 dBm a 2 Mb/s, -88 dBm a 1 Mb/s

� Sensibilità schede 3COM: -86 dBm a 11 Mb/s, -88 dBm a 5,5 Mb/s, -91 dBm a 2 Mb/s, -93 dBm a 1 Mb/s

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Wireless-LAN IN-DOOR: Potenze del trasmettitore TX-Power� Per il TX-Power massimo lo standard demanda alle regolamentazioni nazionali

�TX-Power di 32 mW è adottato da tutti i produttori

�TX-Power di 100 mW (EIRP) è adottato da diversi produttori ed è il massimo livello utilizzabile in Europa

� granularità dei prodotti Cisco = 5, 20, 30, 50, 100 mW (7, 13, 15, 17, 20 dBm)

� alcune schede 3COM adottano un TX-Power di 17 dBm (50 mW)

�TX-Power di 250 mW è adottato da Alvarion ed èutilizzabile in USA

� granularità Alvarion = -4, -2, 4, 6, 12, 14, 20, 24 dBm

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Transmit Power Level sui 2.4 GHz� In America (USA) sono ammesse potenze fino a 1000 mW

� IN Europa sono ammessi potenze fino a 100 mW

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Data Rate 1 Mb/s 2 Mb/s 5,5 Mb/s 11 Mb/s

Sensibilità ricevitore con BER 10-5 -93 dBm -90 dBm -87 dBm -84 dBm

Copertura 99% con TX Power 20 dBm (100 mW)

Spazio aperto sul piano (no ostacoli) 270 m 198 m 144 m 105 m

Spazio uffici semiaperto 74 m 59 m 48 m 39 m

Uffici chiusi 25 m 22 m 19 m 16 m

Wireless-LAN IN-DOOR: distanze massime, sensibilità del ricevitore, TX Power 100 mW� La sensibilità del ricevitore varia a seconda del data rate

� Le distanze massime variano a seconda dell’ambiente e del data rate desiderato

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Distanze indicative della Cisco con TX-Power di 100 mW

140 ft = 42,7 m180 ft = 54,9 m250 ft = 76,2 m350 ft = 106 m

Ranges Using 2.2dBi Dipole Antenna onAP, and Standard PC Card Style Radio

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Wireless-LAN IN-DOOR: sovrapposizione orizzontale totale di tre celle con canali non sovrapposti

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Europa: canali DSSS non sovrapposti� Canali non sovrapposti che possono coesistere nella medesima area

� 1, 7, 13

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Wireless-LAN IN-DOOR: progettazione di aree multicellula� Stabilire gli assi lungo i quali bisogna installare gli AP e definire i centri cella

� Stabilire la densità di popolazione delle celle e il loro posizionamento lungo gli assi prestabiliti

� Scegliere un’eventuale antenna alternativa a quella integrata nell’Access Point nel caso in cui si voglia una copertura diversa da quella omni direzionale

� Stabilire i canali da impiegare nelle varie celle evitando le interferenze

� Scegliere un’eventuale antenna alternativa a quella integrata nell’Access Point

� Prevedere il tipo d’installazione e fissaggio degli Access Point

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Wireless-LAN IN-DOOR: dimensionamento delle celle su area ridotta con obiettivo di avere alte prestazioni� Area composta da 4 celle in cui 2 di queste utilizzano il medesimo canale

� necessità di ridurre la potenza di trasmissione per realizzare celle piccole

CH 1

CH 1

CH 13

CH 7

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CH 1

CH 1

CH 13

CH 7

d1

Wireless-LAN IN-DOOR: dimensionamento delle celle su area ridotta con obiettivo di avere alte prestazioni

� Distanza tra i canali riutilizzati

�modello a bassa densità

� d = 100 m, d2 = 50 m

� utilizzabile solo in spazi semiaperti

�modello a media densità

� d1 = 60 m, d2 = 30 m

�modello ad alta densità:

� d1 = 40 m, d2 = 20 m

� Copertura dell’area di tipo asimmetrico

d2

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36 m

30 m

Wireless-LAN IN-DOOR: Esempio di copertura di area piccola ad alta densità tratto da

Cisco� Modello ad altissima densità

� SNR = 1 al centro area tra i canali reused

� nelle celle reusedriduzione del TX-Power a 20 o 5 mW a seconda degli elementi o pareti di divisione

� Copertura dell’area di tipo simmetrico

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Esempio di copertura tratto da Cisco: calcolo del raggio delle celle

30 m

36 m

Ipotenusa = 362 + 302 = 46,861

Raggio cerchi = ipotenusa / 4 = 46,861 / 4 = 11,715

� Definizione degli assi

� diagonali dell’area da coprire

� una diagonale èl’ipotenusa di un triangolo formato formato da due lati adiacenti

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Esempio di copertura tratto da Cisco: dimensioni e posizione celle, selezione canali

11,715

9

9

9

9

7,5 7,5 7,5 7,5

23,43

CH 1

CH 1

CH 13

CH 7

� Copertura area di tipo simmetrico:

� centri cella equidistanti rispetto alle estremitàdegli assi

� Reuse Channela 23,43 m

� canale 1 riutilizzato

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Alternativa all’esempio di copertura tratto da Cisco: Reuse Channel a circa 30,8 m

30 m

36 m

γ

i

c

b

� Lunghezze e distanze

� I = 46,86 m, i1 e i2 = 8 m, d = 30,86 m

� Calcolo del seno di β

sen β = c / i

sen β = 36/46,86

sen β = 0,768

� Calcolo cateti

c1 = i1 * sen β

c1 = 8 * 0,768 = 6,144

b1 = 82 - 6,1442

b1 = 5,133 β

i 1

c 1

b 1

i 2

d

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30 m

36 m

γ

c

b

β

i 1

c 1

b 1

i 2

d

CH 1

CH 1

CH 13

CH 7

Alternativa all’esempio di copertura tratto da Cisco: Reuse Channela circa 30,8 m

� Copertura area di tipo asimmetrico

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30 m

36 m

7,5 m 7,5 m15 m

12 m

6 m

12 m

6 m 15 m

2a Alternativa all’esempio Cisco: copertura con tre celle di canali non sovrapposti� Applicabile su aree di modeste dimensioni

� Scelta dei 3 centri cella

� devono essere il più possibile baricentrici

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30 m

36 m

7,5 m 7,5 m15 m

12 m

6 m

12 m

6 m 15 m

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3a Alternativa all’esempio Cisco: utilizzo di 4 canali sovrapponibili

11,715

9

9

9

9

7,5 7,5 7,5 7,5

23,43

CH 4

CH 1

CH 13

CH 7

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Soluzioni a 4 celle a confronto� Le soluzioni simmetriche e asimmetriche a 4 celle dove si riutilizza uno dei canali non permettono un bilanciamento ottimale degli utenti sulle celle

� le celle non sovrapposte e non riutilizzate danno connettività ad un maggior numero di utenti rispetto a quelle Reused

� La soluzione che utilizza 4 canali sovrapponibili èottimale sia dal punto di vista della banda globale a disposizione in un’area, sia dal punto di vista del bilanciamento degli utenti sulle 4 celle

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Distanza tra AP che usano lo stesso canale

Wireless-LAN IN-DOOR: Infrastruttura ad media e alta densità di celle con ReuseChannel su area grande� Si pianificano celle che riutilizzano lo stesso canale interponendo tra loro una cella con un canale intermedio possibilmente non sovrapposto oppure sovrapponibile

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Coesistenza di canali� I canali non sovrapposti

� distano tra loro almeno 25 MHz dalla frequenza centrale e possono operare simultaneamente nella medesima area

� i canali sovrapponibili� sono quelli che operano in aree adiacenti relativamente vicine e parzialmente sovrapposte;

� essi devono distare tra loro almeno 15 MHz

�Bisogna garantire un’attenuazione del segnale d’interferenza quando si usa lo stesso canale in una cella vicina

� almeno 6 dB al di sopra del segnale d’interferenza a 2 Mb/s

� almeno 12 dB al di sopra del segnale d’interferenza a 11 Mb/s

� Quando si riusa lo stesso canale su due celle vicine tra queste ci dev’essere una cella che disti almeno 15 MHz

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Area outdoor: ricevitore vicino all’AP (-45 dBm)

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Area outdoor: ricevitore a 10 m dall’AP (-48 dBm)

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Area outdoor: ricevitore a 15 m dall’AP (-50 dBm)

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Valutazione attenuazione su distanza di 16 metri: Indoor openspace e outdoor

Distanza 32,00

Distance Exponent 2,19

Potenza dBm TX (20max x Europa) 20,00

Guadagno Antenna dB 0,00

Propagation Loss Indoor 62,66

Propagation Loss Outdoor d < 100 m 53,06

Distance Exponent Indoor teorico Open Semiopen Chiuso

2,19 3,24 4,45

Distance Exponent Outdoor teorico 1,85

Distance Exponent Outdoor verificato condiz. Ideali 1

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32 m tra AP che usano lo stesso canale

AP1 AP3AP2

9,6 m

6,4 m

12,5

m

16 m 16 m

Wireless-LAN IN-DOOR: Infrastruttura a altissima densità di celle (modello 1)� Critico in area senza ostacoli

� zona di cambio cella per stazione in movimento: 10 metri circa dal centro cella di provenienza per effetto del SNR (rapporto segnale disturbo)

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AP1 AP3AP2

12 m

8 m

15,6

m

20 m 20 m

Wireless-LAN IN-DOOR: Infrastruttura a altissima densità di celle (modello 2)� Critico in area senza ostacoli

� zona di cambio cella per stazione in movimento: 12 metri circa dal centro cella di provenienza per effetto del SNR (rapporto segnale disturbo)

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AP1 AP3AP2

18 m

12 m

23,4

m

30 m 30 m

Wireless-LAN IN-DOOR: Infrastruttura a altissima densità di celle (modello 3)� Accettabile in area senza ostacoli

� Zona di cambio cella per stazione in movimento: 18 metri circa dal centro cella di provenienza per effetto del SNR (rapporto segnale disturbo)

�Dovrebbe non creare problemi d’interferenza in varie tipologie di uffici open-space

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Wireless-LAN IN-DOOR: Infrastruttura ad alta densità di celle (modello 4)� Non critico in area senza ostacoli



AP1 AP3AP2

24 m

16 m

31,2

m

40 m 40 m

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Wireless-LAN IN-DOOR: Infrastruttura a media densità di celle (modello 5)� Non critico in area senza ostacoli



AP1 AP3AP2

36 m

24 m

46,9

m

60 m 60 m

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Wireless-LAN IN-DOOR: dimensionamento delle celle su area ampia con obiettivo di avere alte prestazioni� In ambienti con uffici chiusi è preferibile scegliere i modelli 1 o 2 ad altissima densità per non rischiare di avere zone di degrado del data rate

� In ambienti semiaperti si può optare per i modelli ad alta densità: 3 o 4

� In ambienti aperti senza ostacoli si può optare per i modelli a densità medio-alta: 4 o 5

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802.11 DSSS: maschera dello spettro trasmissivo

Trasmit Spectrum Mask Unfiltered Sinx/x

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802.11 DSSS: Spettro trasmissivo reale

Marker a 14,5 MHz -32,74 dB

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Canali DSSS realisticamente sovrapponibili in Europa con bassa interferenza� 5 canali sovrapponibili spaziati di 15 MHz che possono coesistere in aree adiacenti parzialmente sovrapposte

� 1, 4, 7, 10, 13

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Wireless-LAN IN-DOOR: sovrapposizione orizzontale parziale di celle con canali sovrapponibili e Channel Reuse

CH 1

CH 7

CH 10

CH 7

CH 13

CH 10

CH 10

CH 4

CH 1

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Wireless-LAN IN-DOOR: sovrapposizione verticale� Il dislocamento di celle con canali non sovrapposti o sovrapponibili dipende dalle dimensioni dell’edificio

� Attenuazioni tipiche tra i piani

� 22 dB tra due piani adiacenti

� 30 dB tra due piani separati da un piano intermedio (esempio p1 e p3)

� in tal caso l’attenuazione di 30 dB permette la ripetizione del medesimo canale su celle che occupano la stessa porzione orizzontale di edificio su piani differenti separati da un pianointermedio

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Wireless-LAN IN-DOOR: sovrapposizione verticale su edificio di piccole dimensioni

CH 1

CH 7

CH 13

CH 1

CH 7

CH 13

CH 1

Lunghezza max circa 50 m

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R

R

R

Piano con AP

Piano superiore

Piano inferiore

Raggio circa 15 m

Wireless-LAN IN-DOOR: Modello idealizzato di copertura su assi x e y di piani adiacenti� In un edificio, per effetto dell’attenuazione di circa 22 dB tra due piani adiacenti, la copertura di una cella èidealmente assimilabile ad una serie di corone circolari concentriche

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50 m0 m 10 m 20 m 30 m 40 m

0 m

12 m

- 60 dB - 65 dB

- 70 dB

- 75 dB

- 80 dB

- 85 dB

- 90 dB

- 95 dB

- 100 dB

50 m0 m 10 m 20 m 30 m 40 m

0 m

12 m

- 35 dB - 40 dB

- 45 dB - 50 dB

- 55 dB - 60 dB

- 65 dB

- 70 dB

- 75 dB

- 80 dB- 85 dB

- 90 dB

Piano con AP

Piano adiacente

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Wireless-LAN IN-DOOR: sovrapposizione verticale su edificio di grandi dimensioni

CH 1 CH 13

CH 1CH 7

CH 1 CH 13

Primo Piano

Secondo Piano

Terzo Piano

Lunghezza edificio compresa appross. tra 50 e 162 m

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Wireless-LAN IN-DOOR in edifici storici� Spesso nell’edificio storico, soggetto a vincoli del Ministero Belle Arti, può essere difficile posizionare gli AP che non possono essere fissati a soffitti affrescati:

� rimangono disponibili solo gli angoli dell’ambiente da coprire in quanto le antenne sono più facilmente camuffabili e meno visibili

� Importante scegliere antenne con angolo sufficientemente ampio

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Wireless-LANIN-DOOR in edifici storici: posizionamento di AP negli angoli

CH 4

CH 7

CH 13

CH 1

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Wireless-LAN IN-DOOR in edifici storici: calcolo della diagonale e del raggio

� Calcolo della diagonale di edificio e del raggio ideale di copertura

40 m

30 m

Diagonale = 402 + 302 = 50 m

Raggio ideale = Diagonale / 2= 50 / 2 = 25 m

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40 m

30 m

c

b

a = 50 m

α

β

Wireless-LAN IN-DOOR in edifici storici: asse di orientamento orizzontale dell’antenna

Posizionamento orizzontale antenna angoli α e β

Calcolo del seno di α

sen α = c / a

sen α = 30/50

sen α = 0,6

Angolo sen α = 36,8o

Angolo β = 90-36,8 = 53,2o

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Wireless-LAN IN-DOOR in edifici storici: asse di orientamento verticale dell’antenna� Valori

h1 (altezza antenna dal suolo) = 2,3 m

h2 (altezza scrivania) = 0,8 m

h = h1-h2 = 1,5 m

l = 25 m

a = 1,52+252 = 25,05

sen α = l/a

sen α =25/25,05

sen α =0,998


hh1

h2

l (raggio)

a (asse)α

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Implementazioni di reti Wireless in magazzini e relative problematiche di spostamento veloce della stazione � L’apparato Wireless potrebbe muoversi velocemente all’interno di una cella

� esempio utente con apparato wireless a bordo di un carrello

� Lo spostamento veloce potrebbe provocare delle variazioni di frequenza per l’effetto Doppler con conseguenze sulla qualità della trasmissione

� Si potrebbero rendere necessarie delle prove per verificare in diverse condizioni l’impatto dell’effetto Doppler

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Effetto Doppler� Quando la sorgente di onde radio ad alta frequenza e il ricevente si muovono il segnale ricevuto non ha la stessa frequenza del segnale trasmesso dalla sorgente.

�Quando sorgente e ricevente si avvicinano si ha come effetto un incremento della frequenza

�Quando sorgente e ricevente si allontanano si ha come effetto una diminuzione della frequenza

� Principio su cui si basano i rilevatori di velocità delle vetture

� Nei sistemi di trasmissione di tipo DSSS si ha una minore sensibilità all’effetto Doppler

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Wireless-LAN IN-DOOR: La scelta del tipo di Antenna� Antenna Omni-Direzionale

� basso guadagno, copertura a 360 gradi sul piano orizzontale e gradi ridotti sul piano verticale

� guadagno compreso tra 0 e 6 dB

� Antenna ad angolo di apertura medio a pannello

� guadagno medio, angolo di copertura ridotto sui due piani orizzontale e verticale

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Antenna Omni-direzionale Cisco AIR-ANT1728: montaggio a soffitto

Dimensione e specifiche di montaggio Vertical Radiation Pattern

22,8 cm

5,2 dBi

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Antenna Omni-direzionale Cisco AIR-ANT1728: specifiche

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Antenna Omni-direzionale HUBER+SUNER: montaggio in contro-soffitto - caratteristiche

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Antenna Omni-direzionale HUBER+SUNER: montaggio in contro-soffitto� Specifiche meccaniche

� dimensioni in mm

� Montaggio a soffitto

� dima di foratura

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Antenna Omni-direzionale HUBER+SUNER: Radiation Pattern

Radiation Pattern

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Dipolo Cisco AIR-ANT4941: Caratteristiche

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Antenna Planar HUBER+SUNER: caratteristiche� Angolo piano orizzontale 75o

� Guadagno 8,5 dBi

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Antenna Planar HUBER+SUNER: RadiationPattern

Radiation Pattern

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Antenna Planar HUBER+SUNER: Specifiche meccaniche� Specifiche meccaniche

� dimensioni in mm

� Montaggio

� dima di foratura

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Antenna Patch Cisco AIR-ANT1729: caratteristiche

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Antenna Diversity Dipole Cisco AIR-ANT3351 � Doppio dipolo:

� 2 cavi, un per ogni dipolo, collegabili ad Access Pointpredisposti con doppia elettronica di trasmissione/ricezione

Irradiazione verticale

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Antenna Diversity Dipole Cisco AIR-ANT3351: specifiche

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La scelta dei cavi di connessione tra AP e eventuale antenna esterna� Criteri di scelta del cavo

�Attenuazione

� tanto più alta quanto è elevata la distanza tra AP e Antenna

�Diametro e Raggio minimo di curvatura

� dipende dal luogo d’installazione e dai passaggi più stretti che dovrebbe effettuare il cavo

� un cavo con raggio minimo di curvatura elevato richiede piùcura in fase di posa

�Costi

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La scelta dei cavi di connessione: Belden7806A Coax� Belden 7806A Coax - Low Loss 50 Ohm Wireless

� tipo RG58/U

� Impedenza 50 Ohm

� conduttore centrale solido in rame

� diametro 0,037 Inch - 0,93 mm

� isolante: Gas-injected FHDPE - Foam High Density Polyethylene

� attenuazione a 2,5 GHz = 18,3 dB/100ft 55,82 dB/100m

� diametro esterno 0,195 Inch - 4,95 mm

� raggio minimo di cuvatura 0,5 Inch - 12,7 mm

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� tipo RG58/U







� raggio minimo di cuvatura 1,9 Inch - 48 mm

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� tipo RG 8/X





� attenuazione a 2,5 GHz = 12 dB/100ft 36,6 dB/100m

� diametro esterno 0,240 Inch - 6 mm

� raggio minimo di cuvatura 0,75 Inch - 19 mm

Febbraio 2008



� tipo RF 300







� raggio minimo di cuvatura 0,88 Inch - 22,3 mm

Febbraio 2008



� tipo RG 8/U


� conduttore centrale solido in rame alluminato





� raggio minimo di cuvatura 2 Inch - 50,8 mm

Febbraio 2008


Wireless-LAN IN-DOOR: Posizionamento dell’AP sul piano di edificio� Il posizionamento dell’AP dipende dalla tipologia degli uffici

� Normalmente l’antenna Omni Direzionale viene montata a soffitto

� Le antenne ad angolo ridotto (Patch, Panel) vengono montate a parete

Febbraio 2008


Wireless-LAN IN-DOOR: Posizionamento dell’AP sul piano di edificio

Esempio di montaggio dell’Access Point

a soffitto

Esempio di montaggio dell’Access Point

a parete

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Wireless-LAN Hot Spot� La progettazione delle celle, della loro dislocazione e assegnazione dei canali, segue regole molto simili a quelle delle reti Indoor

� L’Access Point permette l’accesso alla rete wireless entro il suo raggio di copertura

� Le problematiche di privacy e sicurezza:

�Tipicamente gli Hot Spot vengono impiegati per fornire l’accesso a Internet

� Ci si preoccupa soltanto di permettere l’accesso agli utenti abilitati attraverso software o appliance che realizzano funzioni di Hot Spot Gateway o Captive Portal

� L’utente accede tramite pagina Web via HTTPS, è tracciato e la sua attività è presente nei file di log

� La privacy non è garantita

Febbraio 2008


Hot Spot Gateway� Hot Spot Gateway (denominato anche Captive Portal):

� Software o Appliance ce permette l’accesso alla rete attraverso una pagina HTTPS di presentazione che richiede Username e Password

� Intercetta le richieste DHCP o ARP ed invia una splash-page via HTTPS

�A almeno 2 interfacce di rete:

� 2 Ethernet

� 1 Wireless + 1 Ethernet

�Dispone di un Firewall interno che di default non lascia passare nessun utente verso la rete di connessione a Internet

�Dispone di meccanismi di controllo e prevenzione per intrusione abusiva di utenti non autorizzati

Febbraio 2008


Esempio di Hot Spot sul Colosseo

� Colosseo/Anfiteatro Flavio DATA: 72-80 d.C.

� Asse maggiore arena / semiasse 80 m / 40 m

� Asse minore arena / semiasse 48 m / 24 m

� Asse maggiore anfiteatro / semiasse 188 m / 94 m

� Asse minore anfiteatro / semiasse 156 m / 78 m

� Perimetro ‘netto’ ovale 545 m

� Altezza 48 m / 30 m

� Asse maggiore terza ellisse (stima) 160 m

� Asse minore terza ellisse (stima) 128 m

� Perimetro terza ellisse (stima) 456 m

Febbraio 2008


Esempio di Hot Spot sul Colosseo: posizionamento AP� 8 AP posti lungo l’asse minore della terza ellisse lungo un perimetro di 456 m

� semi-perimetro 456/2=228 m

� 5 Ap su semi-perimetro = 4 tratte

� sviluppo tratta o arco 228/4=57 m

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Esempio di Hot Spot sul Colosseo: posizionamento AP

Febbraio 2008


Scelta di Antenna e Cavo� La tipologia del Colosseo si presta all’impiego di un’antenna che abbia un’apertura orizzontale di circa 70o

� un’antenna omni- direzionale è meno appropriata

� aumenta le problematiche d’interferenza tra le celle

� Se l’antenna non è immediatamente vicina all’Access Point sarebbe opportuno usare cavi a bassa attenuazione

Febbraio 2008


Esempio di Hot Spot sul Colosseo: copertura AP e scelta canali

CH 1

CH 7

CH 13

CH 4

CH 10

CH 10

CH 7

CH 1

Febbraio 2008


Esempio di Hot Spot sul Colosseo: angolo d’inclinazione verticale asse minore terza ellisse� Valori

h1 (altezza antenna dal suolo) = 30 m

h2 (altezza base arena) = 5 m

h = h1-h2 = 25 m

l = 128/2 = 69 m

a = 692+252 = 73,38

sen α = l/a

sen α =69/73,38

sen α =0,94


h

h2

l (raggio)

a (asse)α

Febbraio 2008


Esempio di Hot Spot sul Colosseo: angolo d’inclinazione verticale asse maggiore terza ellisse� Valori

h1 (altezza antenna dal suolo) = 30 m

h2 (altezza base arena) = 5 m

h = h1-h2 = 25 m

l = 160/2 = 80 m

a = 802+252 = 83,8

sen α = l/a

sen α =80/83,8

sen α =0,954


h

h2

l (raggio)

a (asse)α

Febbraio 2008


Wireless-LAN Hot Spot: come incrementare la sicurezza� Un sistema di autenticazione più sicuro è quello basato sullo standard 802.1x

� l’autenticazione viene effettuata da un server RADIUS

� il server può essere presente nel Distribution System di un ESS o essere raggiungibile in un altro punto della rete tramite router

� Per ottenere una riservatezza dei dati più efficiente della crittografia effettuata tramite WEP si possono realizzare delle VPN sicure tramite IP-Secure

� Per proteggere la rete cablata si può interporre un Firewall tra l’ESS (Extended Service Set) e la rete cablata

Febbraio 2008


Wireless-LAN Hot Spot: come incrementare la sicurezza� Il problema di questi diversi tipi e livelli di sicurezza può essere semplificato tramite l’impiego di un Server che svolga le funzioni di:

� Server di autenticazione (RADIUS)

�Router

� Firewall

�Terminazione delle VPN (funzione spesso inclusa nei Firewall)

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Wired Switched LAN e Hot Spot Wireless: 1

Wired Switched LAN

BSS

BSS

Distribution System

BSS

ESS

R Router/FirewalServer RADIUS

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Wired Switched LAN

Server RADIUS/Router/Firewall

BSS

BSS

Distribution System

BSS

ESS

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Wired Switched LAN

Server RADIUS

BSS

BSS

Distribution System

BSS

ESS

R Router/FirewalProxy RADIUS

Febbraio 2008



Wired Switched LAN

Server RADIUS

BSS

BSS

Distribution System

BSS

ESS

R Router/Firewall

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Wireless LAN OUT-DOOR� Tipicamente usate per la connessione di edifici che sono in visibilità ottica

� Realizzazione di rete a larga banda in aree disagiate in quanto basso ritorno d’investimento

� se realizzate in aree montane si possono realizzare interessanti coperture di aree a costi almeno 10 volte inferiori rispetto le reti cablate

� tralicci che ospitano i ripetitori TV diventano dei punti ideali di ripetizione o rilancio per le reti wireless ed anche dei punti ideali per la copertura di aree della sottostante valle

� Impiego di bridge Wireless

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Configurazione bridge Point-to-Point

0 to 10 Km

Ethernet

Bridge

Antenna

Edificio A Edificio B

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Configurazione bridge Point-to-MultipointEthernet

Bridge

Edificio B Edificio C

Edificio A

Antenna Direzionale

Antenna Omni-Direzionale

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Bridge usato anche come AP

Bridge

Bridge

PCI card

Hub

Bridge

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Il Bridge utilizzato come Repeater nel WM

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Esempio di configurazione del bridge BR350 Cisco

10.0.0.1

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Impiego di bridge wireless nelle reti OUT-DOOR� Un bridge deve fare funzione di root o master

� assume anche la funzione di AP per gli altri bridge

� Gli altri bridge devono essere impostati come non-root

� fanno una funzione simile a quella delle stazioni per ciò che concerne l’active scanning dei canali

Febbraio 2008


Tipi di antenna da collegare ai bridge: la scelta� Antenna Omni-Direzionale

� basso guadagno, copertura a 360 gradi in orizzontale e 50 gradi in verticale

� Antenna ad angolo di apertura medio, pannello e Yagi

� guadagno medio, angolo di copertura ridotto

� Antenna direzionale o parabolica

� elevato guadagno, angolo molto stretto

� difficile da allineare

� permette di coprire distanze molto lunghe

� l’angolo stretto rende il canale trasmissivo più immune alle interferenze

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Polarizzazione dell’antenna� Orizzontale

� Verticale

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Side View

(Vertical Pattern)

Top View(Horizontal Pattern)

New Pattern (with Gain)

Vertical Beamwidth

Antenna Omni-Direzionale Cisco

500

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Antenna Sector Omnia Alvarion� Gruppo di 3 antenne ad ampio angolo (120 o) hanno un effetto combinato che riproduce onnidirezionalità

� guadagno elevato: 14 dB per settore

� apertura di 16 o gradi sul piano verticale

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Antenna Sector Omnia Alvarion: specifiche

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Antenna Yagi Cisco

Side View(Vertical Pattern)

Top View(Horizontal Pattern)

250

300

Guadagno dell’Antenna 13,5 dBi

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Antenna Parabolica Cisco

12,40 di apertura verticale e orizzontale

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Antenna Grigliata Unidirezionale Alvarion� Caratteristiche salienti:

� Elevato guadagno (24 dB)

� La grigliatura la rende adatta ad installazioni in zone esterne ventose e soggette a nevicate

� angoli molto stretti: 6o sul piano orizzontale, 10o sul piano verticale

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Antenna Grigliata Unidirezionale Alvarion: caratteristiche

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Fenomeni di propagazione delle onde radio� La zona Fresnel

� rappresenta una regione ellittica dove le onde secondarie hanno una lunghezza di percorso superiore alla linea del percorso a vista tra antenna ricevente e trasmittente

� la zona Fresnel può produrre un’interferenza distruttiva alla potenza totale ricevuta in presenza di ostacoli

� nella zona Fresnel non devono essere presenti ostacoli

Fresnel Zone

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Fenomeni di propagazione delle onde radio� Per ridurre l’effetto Fresnel bisogna in certi casi bisogna elevare l’altezza delle antenne dal suolo per evitare che nella zona Fresnel siano presenti degli ostacoli e per compensare l’effetto della curvatura terrestre

Raise Antennas

Fresnel Zone

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Altezza dell’antenna da terra� E’ in funzione della distanza tra antenna trasmittente e ricevente e tiene conto anche della curvatura terrestre

Distanza totale

Fresnel @ 60% (Val. “F”)

Curvatura Terrestre (Valore “C”)

AltezzaAntenna (Val. “H”)

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Ispezione d’interferenze intorno ai 2,4 GHz� Prima della progettazione definitiva è opportuno effettuare una verifica di eventuali segnali di disturbo nell’area o zona coperta dalle antenne attraverso l’impiego di un analizzatore di spettro

� Potrebbe essere necessario spostare o orientare diversamente le antenne o utilizzare un canale non disturbabile dall’interferenza rilevata

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Wireless-LAN OUT-DOOR tra edifici

Febbraio 2008


Wireless LAN OUT-DOOR aree montagnose� Realizzazione di dorsali a basso costo attraverso l’utilizzo di ponti radio, Wireless LAN 802.11, considerando:

� la visibilità ottica tra i tralicci

� le distanze tra i tralicci compatibili con le caratteristiche degli apparati ricetrasmittenti

� i costi di utilizzo del sito/traliccio e degli apparati

� Per la copertura radio 802.11 di aree o lobi si deve considerare:

� la visibilità ottica con l’access point

� la distanza tra utenza e access point o tra bridge

� è in funzione anche delle differenti altezze sul livello del mare dei siti di montagna

Febbraio 2008


5 GHz in USA e Europa

Europe

19 Channels

1W200mW

5.15 5.35 5.470 5.725 5.8255 GHz

UNII Band

5.25

UNII-140mW

(22 dBm EIRP)

UNII-2200mW

(29 dBm EIRP)

US (FCC)

12 ChannelsUNII-3800mW

(35 dBm EIRP)

4 Channels 4 Channels 4 Channels11 Channels

FCC nuove licensed-

exempt band(estensione del 2004)

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Canali sui 5 GHz utilizzabili in Europa

25 MHz

5470 5500 5520 5540 5560 5580 5600 5620 5640 5660 5680 5700 5725

Lower Band Edge Upper Band Edge

Febbraio 2008


5 GHz channels

+ USA

since 2004

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Wireless e montagne

Febbraio 2008


Verifica delle posizioni dei tralicci� Per il progetto di reti OUT-DOOR in ambito montano ènecessario avere una mappa dettagliata dell’area montana da servire con la posizione dei tralicci e la visibilità ottica tra essi.

� La distanza lineare tra i siti potrebbe essere inferiore a quella reale per effetto dei dislivelli dei siti montani dove risiedono i tralicci

� Se la mappa topografica è in formato elettronico èpossibile fare una valutazione precisa delle distanze.

� Esistono delle mappe in formato elettronico che possono fornire i dati di visibilità ottica nei punti desiderati

� Esistono poi dei software specifici, utilizzati tipicamente da chi si occupa di progettazione di reti di diffusione del segnale TV, che possono essere di auto nella progettazione dei ponti radio.

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Esempio di valutazione della distanza effettiva di posizionamento delle Antenne e della loro inclinazione� Si consideri un collegamento tra la Basilica di Superga(collina di Torino) e il castello di Venaria Reale

Castello di VENARIA

SUPERGA

Distanza su mappa 12.973 metri

Distanza in linea d’aria 12.990 metri

670 metri

S.L.M.

α

L-reale= 6702+129732 = 12990

sen α =12973/12990

sen α =0,9986


Febbraio 2008


Punto di rilancio: ponte radio� Sul punto di rilancio si arriva con un canale e si riparte verso un altro traliccio con un altro canale

� In genere se arriva al traliccio con un canale si può ripartire da questo in due diverse direzioni utilizzando gli altri due canali non sovrapposti

� Nei ponti radio è meglio utilizzare 802.11a o H che operano a 5 GHz e si possono adottare potenze EIRP maggiori rispetto ai 2,4 GHz.

switch

Punto di Rilancio

Febbraio 2008


Punto di ritrasmissione

switch

Retransmission point

CH 100

CH 108

CH 116

switch

Path or Yagiantenna for

village coverage

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Il preallineamento delle antenne direzionali in ambito montano � Problematiche di allineamento:

� sul piano orizzontale in base alle coordinate terrestri dei siti dei tralicci

� sul piano verticale in base ai dislivelli dovute alle differentialtezze dei tralicci presenti su montagne differenti e loro l’altezza sul livello del mare

� Si esegue un preallinemento grossolano delle antenne con l’obiettivo di raccogliere il segnale dell’apparato distante. Poi tramite programmi di test di allineamento si esegue il posizionamento fine delle Antenne.

Febbraio 2008


Esempio di Antenna Alignment test suapparati Cisco (fase 1)

Febbraio 2008



Febbraio 2008



Id Name Address Signal Strength Signal Quality

280 Root-Bridge 004096315bfd 100% -10dBm 91%







Febbraio 2008


Illuminazione Radio di un paese montano

16

Antenna Yagi

Municipio

Febbraio 2008


Quali reali prestazioni con modulazione DSSS a 2,4 GHz con 802.11B?

WirelessLAN: Progettazione di reti Indoor, Hot Spot e Outdoor · alle slides(ivi inclusi, ma non...

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