Σχεδιασμός και ανάπτυξη φοιτητικού ασύρματου δικτύου πρόσβασης τεχνολογίας IEEE802.11 στο Καρλόβασι της Σάμου

Σχεδιασμός και ανάπτυξη φοιτητικού ασύρματου δικτύου πρόσβασης τεχνολογίας IEEE802.11 στο Καρλόβασι της Σάμου Η Διπλωματική Εργασία παρουσιάστηκε ενώπιον του Διδακτικού Προσωπικού του Πανεπιστημίου Αιγαίου Σε Μερική Εκπλήρωση των Απαιτήσεων για το Δίπλωμα του Μηχανικού Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων ΜΟΥΓΚΡΑΣ ΑΝΤΩΝΙΟΣ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2006

Η ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΩΝ ΕΓΚΡΙΝΕΙ ΤΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ ΜΟΥΓΚΡΑ ΑΝΤΩΝΙΟΥ: Ρούσκας Άγγελος, Επιβλέπων Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων Βέργαδος Δημήτριος, Μέλος Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων Βουγιούκας Δημοσθένης, Μέλος Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2006 ii

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι ασύρματες επικοινωνίες αποτελούν ιδιαίτερα τα τελευταία χρόνια, έναν από τους πλέον γοργά αναπτυσσόμενους τεχνολογικούς τομείς. Μία σειρά από συστήματα ασυρμάτων επικοινωνιών, με πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα την κυψελωτή τηλεφωνία και τα ασύρματα τοπικά δίκτυα, έχουν ήδη επιδράσει καθοριστικά στον τρόπο που επικοινωνούμε και συνδιαλλασσόμαστε, ενώ στο όχι μακρινό μέλλον καινούργια συστήματα, όπως για παράδειγμα τα ασύρματα αδόμητα δίκτυα και τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων, αναμένεται να αλλάξουν ακόμα περισσότερο την καθημερινότητά μας. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε το Ασύρματο Φοιτητικό Δίκτυο του Πανεπιστημίου Αιγαίου (ΑΦΔΠΑ) στο Καρλόβασι της Σάμου. Το ΑΦΔΠΑ είναι ένα ψηφιακό ασύρματο δίκτυο υψηλών ταχυτήτων που προσφέρει συνεχή ασύρματη πρόσβαση στο δίκτυο δεδομένων και τις ηλεκτρονικές υπηρεσίες του Πανεπιστημίου για τα μέλη (φοιτητές, ΔΕΠ, διοικητικό προσωπικό) και προσωρινή πρόσβαση για τους επισκέπτες της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Αιγαίου. Η συνεχής πρόσβαση παρέχεται προς πιστοποιημένους χρήστες μέσω υποδομών εξωτερικών κόμβων ενώ η προσωρινή πρόσβαση παρέχεται σε επισκέπτες μέσω τοπικών σημείων πρόσβασης. Κατά συνέπεια το ΑΦΔΠΑ αποτελεί υποδομή που συνδυάζει τεχνολογίες τόσο ασύρματων τοπικών όσο και ασύρματων μητροπολιτικών δικτύων. Στο παρόν κείμενο καταγράφονται και αναλύονται όλα τα θέματα που σχετίζονται με τη μελέτη, το σχεδιασμό και την ανάπτυξη του ΑΦΔΠΑ και περιγράφονται λεπτομερώς οι λύσεις που υιοθετήθηκαν και υλοποιήθηκαν. Αρχικά, γίνεται μία αναφορά στα πρότυπα ασύρματης μετάδοσης που χρησιμοποιούνται σε ασύρματα τοπικά και μητροπολιτικά δίκτυα, καταγράφεται η νομοθεσία και οι ρυθμιστικοί κανόνες που σχετίζονται με τις εκπομπές σε μη αδειοδοτούμενες ζώνες και παρουσιάζονται τα μεγαλύτερα ασύρματα δίκτυα στην Ελλάδα και τον υπόλοιπο κόσμο. Στην συνέχεια παρουσιάζονται ένα προς ένα τα ζητήματα σχεδιασμού του ΑΦΔΠΑ, περιγράφεται η αρχιτεκτονική του δικτύου και αναλύονται τα υποσυστήματα που το αποτελούν (κεντρικός και ασύρματοι δρομολογητές, κεραιοσύστημα, διευθυνσιοδότηση, διαχείριση κίνησης, ανάχωμα ασφαλείας, DNS, NAT, VPN, NTP). Ακολούθως, παρουσιάζονται μετρήσεις απόδοσης του δικτύου, καθώς και οι διαθέσιμες υπηρεσίες προς τους χρήστες. Τέλος, παρουσιάζεται ένας οδηγός εγκατάστασης κόμβων πελατών για τα μέλη του Πανεπιστημίου που ενδιαφέρονται να συμμετάσχουν στην κοινότητα του ΑΦΔΠΑ. ΜΟΥΓΚΡΑΣ ΑΝΤΩΝΙΟΣ Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ 2006 iii

ABSTRACT During the last two decades, wireless communications have become one of the most growing technological sectors of our society. A series of wireless communication technologies, e.g. cellular telephony and wireless local networks, have already altered the way we communicate and work, while in the not so far future, new wireless systems, like mesh networks and sensor networks, are expected to even further change our everyday life. During this diploma work, we designed and developed the University of Aegean s Students Wireless Network (ASWN), at the School of Sciences in the town of Karlovasi at Samos island, Greece. ASWN is a high speed digital wireless network that offers (a) permanent wireless access towards the University members (students, faculty and administrative personnel) to the data network and electronic services of the University and (b) temporary wireless access towards the visitors of the School of Sciences of the University. Permanent wireless access is provided to certified members of the University via outdoor nodes infrastructure, while temporary wireless access is provided to the visitors of the School of Sciences via indoor access points (hotspots). Consequently, ASWN constitutes an infrastructure that combines both wireless local and metropolitan network technologies. In this diploma thesis, all subjects related to the design and development of ASWN are outlined and analysed. Initially, we present the wireless transmission models used in wireless local and metropolitan networks and give a brief report on the legislation issues and regulatory rules, related to the wireless emissions in unlicensed frequency bands. In the sequel, we present some of the largest Greek and international wireless networks. We then describe the architecture of ASWN and we extensively present and analyze each constituent sub-system of the wireless network (i.e. the main router, the wireless routers, the antennas system, addressing issues, traffic shaping, firewall, DNS, NAT, VPN, NTP). Next, we present performance measurements from the network and all current services available to its users. Finally, we give guidelines on the installation of the user nodes to facilitate the members of the University that are interested to participate in the community of ASWN. MOUGKRAS ANTONIOS Department of Information and Communication Systems Engineering UNIVERSITY OF THE AEGEAN 2006 iv

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ - ΑΦΙΕΡΩΣΕΙΣ Ξεκινώντας, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέπον καθηγητή μου, κ. Ρούσκα Άγγελο, που μου εμπιστεύθηκε την παρούσα διπλωματική εργασία και ο οποίος συμμετείχε ενεργά στην διαδικασία υλοποίησης της προσφέροντας πολύτιμες συμβουλές αλλά και την αμέριστη συμπαράσταση του στα εμπόδια που παρουσιάστηκαν. Εν συνεχεία, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Λίζο Κωνσταντίνο που μου ενέπνευσε την ιδέα δημιουργίας ενός Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου και με τον οποίο συμπορευτήκαμε αρχικά στην υλοποίηση του. Θα ήταν παράληψη μου να μην ευχαριστήσω των καλό μου συνάδελφο και συντοπίτη κ. Βαφειάδη Γεώργιο που με χαρά δέχτηκε να με βοηθήσει σε τμήματα της διπλωματικής εργασίας στα οποία είχε εξειδικευμένες γνώσεις. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου για την καθοδήγηση, την υπομονή και την συμπαράσταση τους, καθ όλη την διάρκεια των σπουδών μου. Το μεγαλύτερο μερίδιο της επιτυχούς ολοκλήρωσης της φοίτησης μου, οφείλεται σε εκείνους. Μουγκράς Αντώνιος v

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ... iii ABSTRACT...iv ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ - ΑΦΙΕΡΩΣΕΙΣ...v ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ...vi ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ...ix ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ...xi ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 1 1.1 Τι είναι το ΑΦΔΠΑ (ASWN)... 1 1.2 Διάρθρωση Διπλωματικής Εργασίας... 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 - ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ 802.11... 4 2.1 Πρότυπα Ασύρματης Δικτύωσης... 4 2.2 Τι είναι το ΙΕΕΕ 802.11;... 4 2.3 Συμπληρωματικά Πρωτόκολλα... 7 2.4 Μη τυποποιημένα πρωτόκολλα ασύρματης μετάδοσης... 8 2.5 Χαρακτηριστικά εφαρμογές προτύπων... 9 2.6 Είναι οι τεχνολογίες συμπληρωματικές ή ανταγωνιστικές μεταξύ τους;... 9 2.7 Γιατί πρέπει να αποφεύγεται η χρήση του προτύπου ΙΕΕΕ 802.11g... 10 2.8 Άλλες υλοποιήσεις ασύρματων δικτύων IEEE 802.11... 13 2.8.1 Οι ασύρματες κοινότητες στην Ελλάδα... 13 2.8.2 Ασύρματες κοινότητες στον κόσμο... 19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 - ΦΑΣΜΑ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΕΚΠΟΜΠΩΝ... 23 3.1 Κανάλια λειτουργίας και προδιαγραφές... 23 3.2 Ασφάλεια εκπομπών... 28 3.2.1 Εισαγωγή... 28 3.2.2 Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία... 29 3.2.3 Επιπτώσεις ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στα μόρια... 32 3.2.4 Τα Ασύρματα Δίκτυα... 33 3.3 Συμπεράσματα... 36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 - ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΙΚΤΥΟΥ... 38 4.1 Μορφολογία Εδάφους... 38 4.2 Τοπολογία Δικτύου... 40 4.2.1 Διαθέσιμες επιλογές τοπολογίας... 40 4.2.2 Επιλογή τοπολογίας δικτύου για το ΑΦΔΠΑ... 46 4.3 Οπτική επαφή και δυνατότητες διασύνδεσης... 48 vi

4.4 Πρότυπα Δικτύωσης... 53 4.4.1 Διαθέσιμες επιλογές προτύπων... 53 4.4.2 Γιατί χρησιμοποιούμε IEEE 802.11b για τις ζεύξεις πελατών με κόμβους... 53 4.4.3 Γιατί χρησιμοποιούμε IEEE 802.11a για τις ζεύξεις μεταξύ κόμβων... 54 4.5 Αρχιτεκτονική Υλικού... 55 4.5.1 Αρχιτεκτονική Υλικού Κόμβου Λυμπέρη... 56 4.5.2 Αρχιτεκτονική Υλικού Κόμβου Ηγεμονείου... 57 4.6 Κάλυψη Δικτύου... 58 4.6.1 Κάλυψη Κόμβου Λυμπέρη... 58 4.6.2 Κάλυψη Κόμβου Ηγεμονείου... 59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ... 60 5.1 Κεντρικός Δρομολογητής Εξυπηρετητής... 60 5.1.1 Σύστημα... 60 5.1.2 Λειτουργικό Σύστημα... 64 5.1.3 Διαχείριση Κίνησης... 65 5.1.4 Μετάφραση Διευθυνσιοδότησης Δικτύου (NAT)... 68 5.1.5 Ανάχωμα Ασφαλείας (Firewall)... 71 5.1.6 Χρονισμός Δικτυακών Συσκευών (NTP)... 77 5.1.7 Υπηρεσία Διαχείρισης Ονομάτων (DNS)... 79 5.1.8 Υπηρεσία Εικονικών Ιδιωτικών Τούνελ (VPN)... 83 5.1.9 Ημερολόγιο Συστήματος... 92 5.1.10 Ιστοχώρος Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου... 95 5.2 Δρομολογητές... 96 5.2.1 Ασύρματοι Δρομολογητές Κόμβου Λυμπέρη... 104 5.2.2 Ασύρματοι Δρομολογητές Κόμβου Ηγεμονείου... 106 5.2.3 Λειτουργίες Δρομολογητών... 107 5.3 Κεραιοσύστημα... 116 5.3.1 Κεραιοσύστημα κόμβου Λυμπέρη... 116 5.3.2 Κόμβος Ηγεμονείου... 124 5.4 Σημεία Ασύρματης Πρόσβασης (Hotspots)... 127 5.4.1 Hotspots κτιρίου Λυμπέρη... 128 5.4.2 Hotspot κτιρίου Προβατάρη... 130 5.5 - IP Διευθυνσιοδότηση... 132 5.5.1 Διευθυνσιοδότηση κεντρικού δρομολογητή... 133 5.5.2 Διευθυνσιοδότηση Ασύρματου Δρομολογητή #1 Λυμπέρης... 134 5.5.3 Διευθυνσιοδότηση Ασύρματου Δρομολογητή #2 Λυμπέρης... 135 5.5.4 Διευθυνσιοδότηση Ασύρματου Δρομολογητή Ηγεμονείο... 137 vii

5.5.5 Διευθυνσιοδότηση Ιδιωτικού Εικονικού Δικτύου... 138 5.5.6 Διευθυνσιοδότηση σημείων ασύρματης πρόσβασης (Hotspots)... 139 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 - ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ & ΤΙ ΠΡΟΣΦΕΡΕΙ... 142 6.1 Υπηρεσίες... 142 6.1.1 Επόπτευση κόμβων... 142 6.1.2 Ιδιωτικό Εικονικό Δίκτυο... 142 6.1.3 Τηλεδιάσκεψη... 143 6.1.4 Στατιστικά Δικτύου... 143 6.1.5 Κοινότητα Συζητήσεων... 144 6.1.6 Αρχείο Εικόνων... 145 6.1.7 Ανταλλαγή Δεδομένων... 145 6.1.8 Τηλεφωνία (Μελλοντικά)... 145 6.2 Τι προσφέρει... 146 6.2.1 Ενεργή συμμετοχή... 146 6.2.2 Πρακτική Τεχνογνωσία... 146 6.2.3 Πρόσβαση στην εκπαίδευση... 146 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι - ΟΔΗΓΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΚΟΜΒΟΥ ΠΕΛΑΤΗ... 147 Π1.1 Γιατί Ασύρματο;... 147 Π1.2 Που δεν χρειάζεται ασύρματη δικτύωση;... 148 Π1.3 Πλαίσιο Λειτουργίας... 149 Π1.4 Έλεγχος οπτικής επαφής... 150 Π1.5 Ραδιοεπισκόπηση... 154 Π1.6 Εγκατάσταση Ιστού... 160 Π1.7 Εξοπλισμός... 161 Π1.7.1 Τύποι Ασύρματων Συσκευών... 162 Π1.8 Κεραίες... 166 Π1.9 Καλώδιο Χαμηλών Απωλειών... 170 Π1.10 Pigtail... 173 Π1.11 Κουτί... 174 Π1.12 Ρεύμα μέσω Ethernet (PοE)... 175 Π1.12 Εγκατάσταση -Δοκιμές Αποδοχής Ζεύξης... 176 Π1.13 Εγκατάσταση VPN... 179 Π1.14 Ενημέρωση... 183 Βιβλιογραφία... 184 Βιογραφικό... 185 viii

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 2-1 Συνοπτικός πίνακας ασύρματων 802.11 τεχνολογιών...6 Πίνακας 2-2 Επικάλυψη πολλαπλών γειτονικών καναλιών...11 Πίνακας 3-1 Συχνότητες βιομηχανικών, επιστημονικών, ιατρικών εφαρμογών...23 Πίνακας 3-2 Διεθνής κατανομή καναλιών κατά το πρότυπο IEEE 802.11b...23 Πίνακας 3-3 Κεντρικές συχνότητες καναλιών IEEE 802.11b...24 Πίνακας 3-4 Κεντρικές συχνότητες καναλιών IEEE 802.11a...25 Πίνακας 3-5 Ελληνική νομοθεσία για την χρήση μη αδειοδοτούμενων ζωνών...26 Πίνακας 3-6 Κατηγοριοποίηση ηλεκτρομαγνητικού φάσματος...30 Πίνακας 4-1 Αντιστοιχία Watt σε dbm...51 Πίνακας 5-1 Ουρές αναμονής και προτεραιότητες πρωτοκόλλων...66 Πίνακας 5-2 Συσχετισμός προτεραιοτήτων και διαθέσιμου εύρους ζώνης...67 Πίνακας 5-3 Πίνακας αντιστοίχησης διευθύνσεων υπερφορτωμένου NAT...70 Πίνακας 5-4 Κανόνες αναχώματος ασφαλείας αλυσίδας INPUT...75 Πίνακας 5-5 Κανόνες αναχώματος ασφαλείας αλυσίδας FORWARD...76 Πίνακας 5-6 Κανόνες αναχώματος ασφαλείας αλυσίδας OUTPUT...76 Πίνακας 5-7 Στιγμιότυπο συγχρονισμού NTP εξυπηρετητή...79 Πίνακας 5-8 Κατανομή ζωνών DNS...82 Πίνακας 5-9 Παράδειγμα αντιστοίχησης διευθύνσεων ζώνης lymperis.aswn...82 Πίνακας 5-10 Παράδειγμα αντίστροφης αντιστοίχησης διευθύνσεων...83 Πίνακας 5-11 Άδειες χρήσης λειτουργικού Mikrotik...100 Πίνακας 5-12 Τεχνικά χαρακτηριστικά ασύρματων καρτών...104 Πίνακας 5-13 Τεχνικά χαρακτηριστικά πολυκατευθυντικής κεραίας - Λυμπέρης 118 Πίνακας 5-14 Τεχνικά χαρακτηριστικά κατευθυντικών κεραιών...119 Πίνακας 5-15 Τεχνικά χαρακτηριστικά κεραιών τομέα - Λυμπέρης...121 Πίνακας 5-16 Πίνακας απωλειών καλωδίου LMR-400...123 Πίνακας 5-17 Τεχνικά χαρακτηριστικά πολυκατευθυντικής κεραίας - Ηγεμονείο 125 Πίνακας 5-18 Τεχνικά χαρακτηριστικά κεραιών τομέα - Ηγεμονείο...127 Πίνακας 5-19 Διευθυνσιοδότηση ιδιωτικών δικτύων...132 Πίνακας 5-20 HellasWireless Διευθυνσιοδότηση Ν. Σάμου...132 Πίνακας 5-21 Μάσκα υποδικτύων...133 Πίνακας 5-22 Περιγραφή διεπαφών Κεντρικού Δρομολογητή...134 Πίνακας 5-23 Χρησιμοποίηση διευθύνσεων Κεντρικού Δρομολογητή...134 Πίνακας 5-24 Περιγραφή διεπαφών Ασύρματου Δρομολογητή #1 - Λυμπέρη...135 Πίνακας 5-25 Χρησιμοποίηση διευθύνσεων Δρομολογητή #1 - Λυμπέρης...135 Πίνακας 5-26 Περιγραφή διεπαφών Δρομολογητή #2 - Λυμπέρης...136 Πίνακας 5-27 Χρησιμοποίηση διευθύνσεων Δρομολογητή #2 - Λυμπέρης...137 Πίνακας 5-28 Περιγραφή διεπαφών Δρομολογητή - Ηγεμονείο...137 Πίνακας 5-29 Χρησιμοποίηση διευθύνσεων Δρομολογητή Ηγεμονείο...138 Πίνακας 5-30 Περιγραφή εικονικών διεπαφών Κεντρικού Δρομολογητή...139 Πίνακας 5-31 Περιγραφή διεπαφών Doryssa HotSpot...140 Πίνακας 5-32 Περιγραφή διεπαφών Provatari HotSpot...141 Πίνακας Π-1 Περιγραφή πληροφοριών κυρίας οθόνης NetStumbler...158 Πίνακας Π-2 Περιγραφή πιθανών αποτελεσμάτων κατά τις δοκιμές ραδιοεπισκόπησης....159 Πίνακας Π-3 Τεχνικά χαρακτηριστικά συσκευής D-Link 900AP+...163 Πίνακας Π-4 Τεχνικά χαρακτηριστικά συσκευής Linksys WRT54G/GS...164 ix

Πίνακας Π-5 Τεχνικά χαρακτηριστικά συσκευής ASUS WL-500G...165 Πίνακας Π-6 Χαρακτηριστικά διαφόρων τύπων καλωδίων χαμηλών απωλειών. 171 Πίνακας Π-7 Αναπαράσταση διαφόρων τύπων PigTail....173 Πίνακας Π-8 Πιθανές επιλογές εγκατάστασης εξωτερικής αυτόνομης συσκευής 178 x

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 2-1 Δυναμική προσαρμογή ρυθμού μετάδοσης δεδομένων...5 Σχήμα 2-2 Φασματική κατανομή καναλιού κατά το πρότυπο IEEE 802.11b [3]...11 Σχήμα 2-3 Μορφή Φάσματος κατά το πρότυπο IEEE 802.11g [5]...12 Σχήμα 2-4 Επικάλυψη καναλιών κατά το πρότυπο IEEE 802.11g...12 Σχήμα 2-5 Επικάλυψη καναλιών κατά το πρότυπο IEEE 802.11g Super G...13 Σχήμα 2-6 Κάλυψη Ασύρματου Μητροπολιτικού Δικτύου Αθήνών...15 Σχήμα 2-7 Κάλυψη Ασύρματου Μητροπολιτικού Δικτύου Πάτρας...16 Σχήμα 2-8 Κάλυψη Ασύρματου Μητροπολιτικού Δικτύου Θεσσαλονίκης...18 Σχήμα 2-9 Κάλυψη Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου Ηρακλείου...19 Σχήμα 2-10 Κάλυψη Ασύρματου Δικτύου του Σίδνεϊ...20 Σχήμα 2-11 Κάλυψη Ασύρματου Δικτύου του Σιάτλ...21 Σχήμα 3-1 Επικάλυψη καναλιών κατά το πρότυπο IEEE 802.11b [6]...24 Σχήμα 3-2 Επικάλυψη καναλιών κατά το πρότυπο IEEE 802.11a [7]...26 Σχήμα 3-3 Ποσοστό χρησιμοποίησης καναλιών στην περιοχή του Λυμπέρη...27 Σχήμα 3-4 Μετρήσεις ισχύος λήψης σε διαθέσιμα κανάλια του φάσματος...28 Σχήμα 3-5 Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα [9]...29 Σχήμα 4-1 Τρισδιάστατος μορφολογικός χάρτης περιοχής Καρλοβάσου...38 Σχήμα 4-2 Πανοραμική Φωτογραφία 360 μοιρών από το κτίριο Λυμπέρη...39 Σχήμα 4-3 Πανοραμική Φωτογραφία από το κτίριο Λυμπέρη Ηγεμονείο...39 Σχήμα 4-4 Tοπολογία ασύρματης δικτύωσης Peer-to-Peer...40 Σχήμα 4-5 Κυψελοειδής μορφή δικτύου IEEE 802.11...41 Σχήμα 4-6 Σύστημα κατανομής στο IEEE 802.11...42 Σχήμα 4-7 Λειτουργία Υποδομής (Infrastructure mode)...42 Σχήμα 4-8 Εκτεταμένο σύνολο παρόχων πρόσβασης (ESS)...43 Σχήμα 4-9 Λειτουργία Επαναλήπτη (Repeater)...44 Σχήμα 4-10 Λειτουργία Γέφυρας (Bridge)...45 Σχήμα 4-11 Λειτουργία Γέφυρας σημείου προς πολλαπλά σημεία...45 Σχήμα 4-12 Σύστημα Ασύρματης Κατανομής...46 Σχήμα 4-13 Τοπολογία Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου Πανεπιστημίου Αιγαίου.47 Σχήμα 4-14 Αναπαράσταση τοπολογίας δικτύου σε δορυφορικό χάρτη...48 Σχήμα 4-15 Οπτική επαφή κόμβων Λυμπέρη Ηγεμονείου, ζώνες Fresnel...49 Σχήμα 4-16 Αναπαράσταση περιπτώσεων προβληματικής οπτικής επαφής....49 Σχήμα 4-17 Ελλειψοειδή ζωνών Fresnel...51 Σχήμα 4-18 Διάγραμμα Αρχιτεκτονικής Δικτύου...55 Σχήμα 4-19 Διάγραμμα αρχιτεκτονικής κόμβου Λυμπέρη...56 Σχήμα 4-20 Διάγραμμα αρχιτεκτονικής κόμβου Ηγεμονείου...57 Σχήμα 4-21 Αναπαράσταση ραδιοκάλυψης κόμβου Λυμπέρη...58 Σχήμα 4-22 Αναπαράσταση ραδιοκάλυψης κόμβου Ηγεμονείου...59 Σχήμα 5-1 Φορτίο Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας (Μέτρηση Εβδομάδας)...61 Σχήμα 5-2 Ελεύθερη Μνήμη (Μέτρηση Εβδομάδας)...61 Σχήμα 5-3 Φορτίο και ποσοστό φόρτισης μπαταρίας (Μέτρηση Μήνα)...62 Σχήμα 5-4 Θερμοκρασία επεξεργαστή και μητρικής κάρτας (Εβδομαδιαία)...63 Σχήμα 5-5 Στροφές ανεμιστήρων επεξεργαστή και κουτιού (Εβδομαδιαία)...63 Σχήμα 5-6 Διανομή Slackware Linux Project...65 Σχήμα 5-7 Αναπαράσταση δρομολόγησης στατικού NAT...68 xi

Σχήμα 5-8 Αναπαράσταση δρομολόγησης υπερφορτωμένου δυναμικού ΝΑΤ...69 Σχήμα 5-9 Σχηματική αναπαράσταση Αναχώματος Ασφαλείας μεταξύ δημοσίου και ιδιωτικού δικτύου...71 Σχήμα 5-10 Διάγραμμα Ροής αλυσίδων iptables...73 Σχήμα 5-11 Σχηματική αναπαράσταση της ιεραρχίας του μοντέλου NTP...78 Σχήμα 5-12 Ιεραρχική δομή βάσης DNS...81 Σχήμα 5-13 Προώθηση αιτημάτων για άγνωστες ζώνες DNS...82 Σχήμα 5-14 Διασύνδεση VPN σημείου προς - σημείο...84 Σχήμα 5-15 Ιεραρχική δομή λειτουργιών της Αρχής Πιστοποίησης...86 Σχήμα 5-16 Σχηματική αναπαράσταση πολλαπλών VPN συνδέσεων...89 Σχήμα 5-17 Διαδικασία αμοιβαίας αυθεντικοποίησης και απαραίτητα αρχεία...91 Σχήμα 5-18 Σχηματική αναπαράσταση ορίων κρυπτογραφημένου VPN Tunnel..92 Σχήμα 5-19 Κεντρική ιστοσελίδα Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου...96 Σχήμα 5-20 RouterBoard 532...96 Σχήμα 5-21 Ηλεκτρονικά υποσυστήματα ασύρματου δρομολογητή...97 Σχήμα 5-22 Αρχιτεκτονική Σχεδίασης ασύρματου δρομολογητή...98 Σχήμα 5-23 Δυνατότητες επέκτασης δρομολογητών...99 Σχήμα 5-24 Winstron Neweb CM9...103 Σχήμα 5-25 Φωτογραφία ασύρματων δρομολογητών κόμβου Λυμπέρη...105 Σχήμα 5-26 Σχηματική αναπαράσταση ασύρματων δρομολογητών Λυμπέρης...106 Σχήμα 5-27 Σχηματική αναπαράσταση ασύρματου δρομολογητή Ηγεμονείο...107 Σχήμα 5-28 Φιλτράρισμα MAC διευθύνσεων...108 Σχήμα 5-29 Στιγμιότυπο επόπτευσης συνδεδεμένων χρηστών...109 Σχήμα 5-30 Κατανομή ρυθμού μετάδοσης στους χρήστες του ασύρματου δικτύου...110 Σχήμα 5-31 Καταγραφή ασύρματων κόμβων στην περιοχή του κτιρίου Λυμπέρη...111 Σχήμα 5-32 Χρησιμοποίηση διαθέσιμου φάσματος στην περιοχή του κόμβου Λυμπέρη...111 Σχήμα 5-33 Διαχείριση ισχύος ασύρματης κάρτας...112 Σχήμα 5-34 Διαχείριση πακέτων Ουρές Αναμονής - Προτεραιότητες...113 Σχήμα 5-35 Πίνακας δρομολόγησης ασύρματου δρομολογητή...114 Σχήμα 5-36 Εβδομαδιαία χρήση χρησιμοποιούμενου εύρους ζώνης...114 Σχήμα 5-37 Ρυθμός μετάδοσης πακέτων UDP μεγέθους 1500 byte...115 Σχήμα 5-38 Ρυθμός μετάδοσης πακέτων UDP μεγέθους 1500 byte...115 Σχήμα 5-39 Ρυθμός μετάδοσης πακέτων TCP μεγέθους 1500 byte...115 Σχήμα 5-40 Ρυθμός μετάδοσης πακέτων TCP μεγέθους 1500 byte...116 Σχήμα 5-41 Φωτογραφία κεραιοσυστήματος Λυμπέρη...116 Σχήμα 5-42 Διάγραμμα ακτινοβολίας πολυκατευθυντικής κεραίας (V-Pol)...118 Σχήμα 5-43 Φωτογραφία κατευθυντικής κεραίας - Λυμπέρης...118 Σχήμα 5-44 Διάγραμμα Ακτινοβολίας κατευθυντικής κεραίας H-Pol και V-Pol...120 Σχήμα 5-45 Φωτογραφία κεραιών τομέα κόμβου Λυμπέρη...120 Σχήμα 5-46 Διάγραμμα ακτινοβολίας κεραιών τομέα - Λυμπέρης...122 Σχήμα 5-47 Φωτογραφία διατομής καλωδίου LMR-400...122 Σχήμα 5-48 Φωτογραφία βυσμάτων τύπου Ν-male και N-Female...123 Σχήμα 5-49 Βύσμα U.FL/MHF...124 Σχήμα 5-50 Τοποθέτηση Pigtails στις βάσεις των ασύρματων δρομολογητών στο εσωτερικό ηλεκτρολογικού κουτιού...124 Σχήμα 5-51 Φωτογραφία κεραιοσυστήματος Λυμπέρη...124 xii

Σχήμα 5-52 Διάγραμμα ακτινοβολίας πολυκατευθυντικής κεραίας (V-Pol)...126 Σχήμα 5-53 Φωτογραφία κατευθυντικής κεραίας - Ηγεμονείο...126 Σχήμα 5-54 Διάγραμμα ακτινοβολίας κεραίας τομέα - Ηγεμονείο...127 Σχήμα 5-55 aswn::hotspot:lymperis_1st_floor...128 Σχήμα 5-56 aswn::hotspot-802.11b:doryssa και aswn::hotspot-802.11a:doryssa...128 Σχήμα 5-57 Ταμπέλα επισήμανσης περιοχής ασύρματης κάλυψης...129 Σχήμα 5-58 Κάρτα για την παροχή ασύρματης πρόσβασης στην αίθουσα Δόρυσσα...130 Σχήμα 5-59 aswn::hotspot-802.11a:provatari και aswn::hotspot- 802.11b:Provatari...130 Σχήμα 5-60 Σχεδιάγραμμα υλικού Hotspot κτιρίου Προβατάρη...131 Σχήμα 5-61 Γραφική αναπαράσταση διεπαφών Κεντρικού Δρομολογητή...133 Σχήμα 5-62 Διευθυνσιοδότηση Ασύρματου Δρομολογητή #1 - Λυμπέρης...135 Σχήμα 5-63 Διευθυνσιοδότηση Δρομολογητή #2 Λυμπέρης...136 Σχήμα 5-64 Διευθυνσιοδότηση Δρομολογητή Ηγεμονείο...137 Σχήμα 5-65 Γραφική αναπαράσταση διευθυνσιοδότησης των VPN Tunnel...139 Σχήμα 5-66 Γραφική αναπαράσταση διεπαφών Doryssa HotSpot...140 Σχήμα 5-67 Γραφική αναπαράσταση διεπαφών Provatari HotSpot...141 Σχήμα 6-1 Επόπτευση κόμβων μέσω του WIND...142 Σχήμα 6-2 Η σελίδα του Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου...143 Σχήμα 6-3 Στατιστικά λειτουργίας δικτύου...144 Σχήμα 6-4 Κοινότητα Συζητήσεων Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου...144 Σχήμα 6-5 Αρχείο εικόνων Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου...145 Σχήμα Π-1 Έλεγχος οπτικής επαφής με κεραιοσύστημα κτιρίου Λυμπέρη...151 Σχήμα Π-2 Αναπαράσταση διασύνδεσης κόμβου πελάτη και κεντρικού κόμβου σε ψηφιακό υψομετρικό χάρτη....152 Σχήμα Π-3 Εισαγωγή προφίλ κεραιών και συσκευών πομπού και δέκτη...153 Σχήμα Π-4 Διαγράμματα ακτινοβολίας κεραιών κεντρικού κόμβου - πελάτη...153 Σχήμα Π-5 Εικονική δοκιμή διασύνδεσης σύμφωνα με τις παραμέτρους που έχουμε εισάγει στο λογισμικό Radio Mobile...154 Σχήμα Π-6 Cisco LMC-352 Wireless PCMCIA Card...155 Σχήμα Π-7 LMR-400...155 Σχήμα Π-8 Andrew 24dbi directional antenna...155 Σχήμα Π-9 Network Stumbler...156 Σχήμα Π-10 Κύρια οθόνη προγράμματος ραδιοεπισκόπησης NetStumbler...157 Σχήμα Π-11 Γραφική παράσταση σήματος προς θόρυβο στην διασύνδεση με τον κεντρικό κόμβο...159 Σχήμα Π-12 Λεπτομέρειες Εγκαταστάσεων...161 Σχήμα Π-13 Απεικόνιση συσκευής κόμβου πελάτη D-Link 900AP+...163 Σχήμα Π-14 Απεικόνιση συσκευής κόμβου πελάτη Linksys WRT54G/GS...164 Σχήμα Π-15 Απεικόνιση συσκευής κόμβου πελάτη ASUS WL-500G...165 Σχήμα Π-16 Τρισδιάστατο διάγραμμα ακτινοβολίας κατευθυντικής κεραίας...167 Σχήμα Π-17 Κεραία πλέγματος (Grid)...168 Σχήμα Π-18 Αναπαράσταση καλωδίων τύπου LMR...172 Σχήμα Π-19 Ηλεκτρολογικό κουτί Polycarbonate IP65...174 Σχήμα Π-20 Πλαστικά κουτιά IP55 με τοποθετημένες αυτόνομες εξωτερικές συσκευές...174 Σχήμα Π-21 Αναπαράσταση εγκατάστασης παθητικού PoE....175 xiii

Σχήμα Π-22 Σχηματική αναπαράσταση εγκατάστασης ενεργού PoE...176 Σχήμα Π-23 Αναπαράσταση ολοκληρωμένης εγκατάστασης κεραιοσυστήματος κόμβου πελάτη...177 Σχήμα Π-24 Αναπαράσταση διασύνδεσης υπολογιστή κεραιοσυστήματος...178 xiv

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Τι είναι το ΑΦΔΠΑ (ASWN) Το Ασύρματο Φοιτητικό Δίκτυο του Πανεπιστημίου Αιγαίου (ΑΦΔΠΑ) στο Καρλόβασι της Σάμου είναι ένα ψηφιακό ασύρματο δίκτυο υψηλών ταχυτήτων που προσφέρει ασύρματη πρόσβαση στα μέλη (φοιτητές, μέλη ΔΕΠ, διοικητικό προσωπικό) και στους επισκέπτες της Σχολής Θετικών Επιστημών στο δίκτυο δεδομένων και τις ηλεκτρονικές υπηρεσίες του Πανεπιστημίου. Στην παρούσα φάση το δίκτυο αποτελείται από: (α) δύο εξωτερικούς κόμβους (κτ. Λυμπέρη και κτ. Ηγεμονείο) οι οποίοι διασυνδέονται μεταξύ τους μέσω ασύρματης ζεύξης και προσφέρουν πρόσβαση σε απομακρυσμένους ταυτοποιημένους χρήστες/μέλη της Σχολής στην ευρύτερη περιοχή του Καρλοβάσου, και (β) δύο εσωτερικούς κόμβους (κτ. Λυμπέρη και κτ. Προβατάρη) οι οποίοι προσφέρουν πρόσβαση σε επισκέπτες και μέλη πανεπιστημιακής κοινότητας κατά τη διάρκεια γεγονότων της Σχολής και των τμημάτων, όπως παρουσιάσεις, συναντήσεις, συνέδρια και άλλες παρόμοιες δραστηριοτήτες. Μερικές από τις δυνατότητες που προσφέρονται στους απομακρυσμένους ταυτοποιημένους φοιτητές-χρήστες μέσω της ασύρματης διαδικτύωσής τους είναι ο συμμερισμός αρχείων, η επικοινωνία και ομαδική συνεργασία στα πλαίσια των εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων τους με συνέπεια τη μερική αποσυμφόρηση των εργαστηρίων, η ψυχαγωγία μέσω διαδικτυακών παιχνιδιών κ.α. Αντίστοιχες δυνατότητες απομακρυσμένης εργασίας και πρόσβασης προσφέρονται και στα υπόλοιπα μέλη της Σχολής (ΔΕΠ και διοικητικό προσωπικό). Το δίκτυο έχει υλοποιηθεί με τεχνολογία IEEE802.11b και λειτουργεί στη μηαδειοδοτημένη ζώνη συχνοτήτων ISM των 2.4GHz, ενώ το έργο χρηματοδοτήθηκε από την Κοσμητεία της Σχολής Θετικών Επιστημών κατά το τρέχον έτος 2006. Η προσπάθεια ανάπτυξης του δικτύου ξεκίνησε στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας του κ. Αντώνη Μουγκρά, φοιτητή του τμήματος Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων, υπό την καθοδήγηση του Επίκουρου Καθηγητή κ. Άγγελου Ρούσκα. 1

Στην οριστική φάση της λειτουργίας του Ασύρματου Δικτύου, η υπεύθυνη υπηρεσία για τη λειτουργία και διαχείριση του Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου θα είναι το Κέντρο Πληροφορικής στο Καρλόβασι της Σάμου. 1.2 Διάρθρωση Διπλωματικής Εργασίας Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μία γενική περιγραφή της οικογένειας προτύπων ΙΕΕΕ 802.11 ενώ αναλύονται οι δυνατότητες και οι λειτουργίες κάθε ενός από τα πρότυπα που την απαρτίζουν. Επίσης, πραγματοποιείται μία σύγκριση των δυνατοτήτων τους και ανάλυση των λόγων που απορρίπτονται κάποια από τα πρότυπα για χρήση στο Ασύρματο Φοιτητικό Δίκτυο Πανεπιστημίου Αιγαίου. Τέλος πραγματοποιείται μία καταγραφή των μεγαλύτερων ασύρματων δικτύων στην Ελλάδα και σε όλον τον κόσμο. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι ζώνες συχνοτήτων που έχουν διατεθεί παγκοσμίως για χρήση από ασύρματα τοπικά δίκτυα καθώς και τα κανάλια στα οποία αυτές χωρίζονται. Παρουσιάζονται τα ελάχιστα όρια ασφαλείας όπως έχουν αποδοθεί από τις ρυθμιστικές αρχές κάθε χώρας και γίνεται αναφορά στο νομικό πλαίσιο που διέπει κάθε ζώνη. Στην συνέχεια, περιγράφεται η χρήση των καναλιών από τα πρωτόκολλα επικοινωνίας των προτύπων και εξετάζεται η επικάλυψη πολλαπλών γειτονικών καναλιών. Επίσης, παρουσιάζονται μετρήσεις χρησιμοποίησης φάσματος στο Καρλόβασι της Σάμου και ερμηνεύεται η χρησιμότητα τους. Τέλος, πραγματοποιείται μία καταγραφή των ερευνών που αφορούν πιθανές επιπτώσεις και προβλήματα στον ανθρώπινο οργανισμό από την μακροχρόνια χρήση ασυρμάτων δικτύων τεχνολογίας 802.11. Στο Κεφάλαιο 4, αρχικά γίνεται ανάλυση της μορφολογίας του εδάφους του Καρλοβάσου μέσω δορυφορικών και τρισδιάστατων χαρτών. Στην συνέχεια αναλύεται η επιλογή των τοποθεσιών για εγκατάσταση των κόμβων παροχής πρόσβασης ώστε να επιτευχθεί μέγιστη ραδιοκάλυψη και απαριθμούνται οι διαθέσιμες επιλογές τοπολογίας σύμφωνα με το πρότυπο IEEE 802.11. Αναλύονται επίσης οι λόγοι επιλογής των προτύπων που χρησιμοποιούνται στο Ασύρματο Φοιτητικό Δίκτυο και παρουσιάζεται η τοπολογία του δικτύου και οι δυνατότητες διασύνδεσης. Τέλος, παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική υλικού του δικτύου και οι δυνατότητες κάλυψης της υπό εξέταση περιοχής. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται μία τεχνική περιγραφή όλων των υποσυστημάτων που απαρτίζουν των δίκτυο. Για κάθε υποσύστημα πραγματοποιείται ανάλυση των δυνατοτήτων και των λειτουργιών του. Τα υποσυστήματα που περιγράφονται είναι: κεντρικός δρομολογητής/εξυπηρετητής, ασύρματοι δρομολογητές, κεραιοσύστημα και σημεία ασύρματης πρόσβασης, διευθυνσιοδότηση, διαχείριση κίνησης, ανάχωμα ασφαλείας, DNS, NAT, VPN, NTP). 2

Στο Κεφάλαιο 6 απαριθμούνται οι υπηρεσίες που παρέχονται στους πελάτες της κοινότητας του Ασύρματου Φοιτητικού Δικτύου και αναλύονται τα οφέλη από την συμμετοχή μας σε αυτή. Το Παράρτημα Ι αναφέρεται σε όσους ενδιαφέρονται να λάβουν μέρος στην ασύρματη κοινότητα. Στο κείμενο δίνεται μία αναλυτική περιγραφή όλου του αναγκαίου εξοπλισμού και των λεπτομερειών που πρέπει να ληφθούν υπόψη για την επιτυχή διασύνδεση του πελάτη με έναν κόμβο παροχής ασύρματης πρόσβασης. 3

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 - ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ 802.11 2.1 Πρότυπα Ασύρματης Δικτύωσης Έχουν αναπτυχθεί ένας αριθμός από ασύρματες τεχνολογίες. Οι πιο διαδεδομένες είναι: Bluetooth HomeRF Openair IEEE 802.11 IEEE 802.16 HyperLan I & II Κάθε μία έχει διαφορετική εφαρμογή, άρα μπορούμε να πούμε ότι είναι συμπληρωματικές μεταξύ τους παρά ανταγωνιστικές. Το Bluetooth και το HomeRF για παράδειγμα είναι σχεδιασμένα για ζεύξεις μικρών αποστάσεων για σύνδεση μεταξύ συσκευών και των περιφερειακών τους, τα ΙΕΕΕ 802.11 για την υλοποίηση ασύρματων τοπικών δικτύων, ενώ το ΙΕΕΕ 802.16 για την υλοποίηση ευρύτερων ασύρματων μητροπολιτικών δικτύων. Στον παρόν κείμενο επικεντρωνόμαστε στο 802.11 και στις διάφορες τεχνολογίες υλοποίησης ασύρματων δικτύων [1]. 2.2 Τι είναι το ΙΕΕΕ 802.11; Το IEEE 802.11 είναι μια οικογένεια προτύπων που περιγράφουν τη λειτουργία ασύρματων τοπικών δικτύων (WLAN, Wireless Local Access Network). Περιγράφονται τα δύο πρώτα επίπεδα του OSI, δηλαδή το φυσικό επίπεδο (PHY, Physical Layer) και το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων (MAC, Medium Access Control). Τα πρωτόκολλα αυτά δημοσιεύονται από την ΙΕΕΕ γεγονός που είναι σημαντικό για την διαλειτουργικότητα, δηλαδή την ικανότητα συνεργασίας των συσκευών που το ακολουθούν. Το ΙΕΕΕ 802.11 περιγράφει μόνο τα δύο κατώτερα επίπεδα του OSI, επιτρέποντας έτσι σε οποιαδήποτε εφαρμογή να εργάζεται πάνω σε συσκευή 802.11 όπως ακριβώς θα εργαζόταν πάνω από Ethernet. Οι συσκευές 802.11 δηλαδή μεταφέρουν διαφανώς την πληροφορία από τα πιο πάνω επίπεδα του OSI [1]. 4

ΙΕΕΕ 802.11 Εκδόθηκε το 1997 και αποτελεί την πρώτη έκδοση του προτύπου IEEE 802.11. Καθορίζει δύο μόνο ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων, 1 Mbps και 2 Mbps, για αποστολή μέσω υπέρυθρων σημάτων ή μέσω τεχνικών FHSS και DSSS στην ISM μπάντα των 2.4 GHz. Η χρήση υπέρυθρης τεχνολογίας αποτελεί τμήμα του προτύπου αλλά δεν έχει υλοποιηθεί. Το αρχικό πρότυπο ορίζει επίσης ως μέθοδο ελέγχου πρόσβασης την χρήση CSMA/CA αλλά αυτό έχει ως αποτέλεσμα την μείωση του συνολικού διαθέσιμου εύρους ζώνης ώστε να επιτευχθεί αξιοπιστία στην εκπομπή δεδομένων πάνω από εχθρικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Το πρότυπο 802.11 συμπληρώθηκε πολύ σύντομα από το 802.11b και λόγω του ότι τα δίκτυα 802.11 παρουσιάστηκαν μετά το πρότυπο 802.11b πολύ λίγα το χρησιμοποίησαν. Ένας ακόμα παράγοντας αποτυχίας ήταν η χαμηλοί προσφερόμενοι ρυθμοί μετάδοσης. ΙΕΕΕ 802.11b Το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11b παρουσιάστηκε το 1999 αποτελεί μία επέκταση του αρχικού προτύπου IEEE 802.11. Παρέχει μέγιστο αριθμό μετάδοσης 11 Mbps και χρησιμοποιεί και αυτό τεχνική CSMA/CA. Λόγω της χρήσης CSMA/CA ο πραγματικός ρυθμός μετάδοσης που μπορεί να επιτευχθεί είναι 5.9 Mbps πάνω από TCP και 7.1 Mbps πάνω από UDP. Με χρήση κωδικοποίησης CCK υποστηρίζει 5.5 και 11Mbps ενώ με χρήση μιας μια προαιρετικής κωδικοποίησης PBCC υποστηρίζει τον ίδιο ρυθμό μετάδοσης με μία ελαφρώς καλύτερη ευαισθησία δέκτη με αντίτιμο την πολυπλοκότητα. Η μετάδοση γίνεται στο εύρος συχνοτήτων των 2.4GHz Είναι το πιο δημοφιλές από όλα τα πρότυπα και παρουσιάζει την μεγαλύτερη διαλειτουργικότητα, όντας ένα στιβαρό, αποτελεσματικό και δοκιμασμένο πρότυπο. Οι προσθήκες της τυποποίησης 802.11b σε σχέση με την 802.11 αφορούν μόνο τον φυσικό τρόπο μετάδοσης, ενώ ο τρόπος πρόσβασης των συσκευών και οι τρόποι λειτουργίας μένουν οι ίδιοι. Μία συσκευή που εργάζεται ακολουθώντας το 802.11b, υλοποιεί και τους τρόπους μετάδοσης του 802.11 και έτσι είναι συμβατή με αυτό επιτρέποντας στις συσκευές που υποστηρίζουν το παλαιότερο πρότυπο να λειτουργήσουν στην νέα υποδομή. Σχήμα 2-1 Δυναμική προσαρμογή ρυθμού μετάδοσης δεδομένων 5

Οι ασύρματες κάρτες 802.11b υποστηρίζουν ρυθμό μετάδοσης 11 Mbps αλλά μέσω της τεχνολογίας δυναμικής προσαρμογής ρυθμού μετάδοσης μπορούν να μειώσουν τον ρυθμό σε 5.5 Mbps ή ακόμα και σε 2 Mbps ή 1 Mbps ανάλογα με την ποιότητα της ζεύξης. Η λειτουργία αυτή ονομάζεται Adaptive Rate Selection και βασίζεται στο ότι χαμηλότεροι ρυθμοί μετάδοσης χρειάζονται λιγότερο πολύπλοκες μεθόδους κωδικοποίησης οι οποίες είναι περισσότερο ανεκτικές σε παρεμβολές και εξασθένηση σήματος. ΙΕΕΕ 802.11a Το πρότυπο IEEE 802.11a δημιουργήθηκε το 1999 και αποτελεί μία τροποποίησηεπέκταση του αρχικού προτύπου. Το 802.11a χρησιμοποιεί τα ίδια βασικά πρωτόκολλα με το αρχικό, αλλά λειτουργεί στην μπάντα των 5 GHz, και έχει την δυνατότητα χρήσης διαμόρφωσης OFDM παρέχοντας ρυθμούς μετάδοσης 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 έως 54 Mbps δίνοντας ένα πραγματικό μέγιστο ρυθμό μετάδοσης περίπου 20 Mbps. Η μετάβαση από υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης σε χαμηλότερους γίνεται με την ίδια τεχνολογία δυναμικής προσαρμογής ρυθμού μετάδοσης που χρησιμοποιείται και στο πρότυπο 802.11b. Λόγω του ότι η μπάντα των 2.4 GHz είναι υπερπλήρης, η χρήση της μπάντας των 5 Ghz δίνει στο 802.11a το πλεονέκτημα των λιγότερων παρεμβολών. Από την άλλη πλευρά όμως, η χρήση υψηλότερων συχνοτήτων έχει το μειονέκτημα της υψηλότερης απορρόφησης από το περιβάλλον και έτσι καλύπτει μικρότερες αποστάσεις και απαιτεί καθαρότερη οπτική επαφή. IEEE 802.11g Το 802.11g αποτελεί επέκταση στο 802.11b ώστε να υποστηρίζει μεγαλύτερους ρυθμούς. Έτσι εκτός από τους ρυθμούς μετάδοσης του 802.11b, με CCK διαμόρφωση, υποστηρίζει και ρυθμούς μέχρι 54Mbps χρησιμοποιώντας OFDM διαμόρφωση. Οι αντίστοιχες συσκευές λειτουργούν στη ζώνη συχνοτήτων των 2.4GHz, διατηρώντας συμβατότητα προς τα πίσω με το 802.11b. 802.11b 802.11a 802.11g Μέγιστος ρυθμός μετάδωσης (Mbps) 11 54 54 Διαμόρφωση CCK OFDM CCK & OFDM OFDM: Υποστηριζόμενοι 6,9,12,18,24,36,48,54 ρυθμοί μετάδοσης 1,2,5.5,11 6,9,12,18,24,36,48,54 CCK: (Mbps) 1,2,5.5,11 5150 5350 Συχνότητες (MHz) 2400-2497 5425 5675 2400 2497 5725-5875 Πίνακας 2-1 Συνοπτικός πίνακας ασύρματων 802.11 τεχνολογιών 6

2.3 Συμπληρωματικά Πρωτόκολλα Πέρα των βασικών πρωτοκόλλων η οικογένεια προτύπων 802.11 περιλαμβάνει έναν αριθμό συμπληρωματικών προτύπων που προσθέτουν επιπλέον λειτουργικότητα στα ασύρματα δίκτυα [1]: IEEE 802.11c Είναι ένα πρότυπο υποστήριξης της δικτυακής διαλειτουργικότητας και ασχολείται με την γεφύρωση (bridging) στις συσκευές ασύρματης δικτύωσης. Η εργασία πάνω στο πρότυπο αυτό έχει ολοκληρωθεί και ενσωματωθεί στο IEEE 802.1D. Το IEEE 802.11c είναι ένα υποστηρικτικό εργαλείο του IEEE 802.11D. Σκοπός του είναι να προσθέσει το βασικό πρότυπο LAN στην εξυπηρέτηση των πλαισίων 802.11 IEEE 802.11d Είναι σύνολο προτύπων ελέγχου των μεθόδων ασύρματης μετάδοσης. Σήμερα χρησιμοποιούνται στα 802.11a, 802.11b και 802.11g για την παροχή ασύρματης σύνδεσης. Το πρότυπο 802.11d χαρακτηρίζεται ως «πρότυπο παγκόσμιας αρμονίας» αφού χρησιμοποιείται σε χώρες όπου τα συστήματα ασύρματης μετάδοσης δεν υποστηρίζουν το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11. Το πρότυπο περιγράφει τις αναγκαίες απαιτήσεις που πρέπει να περιλαμβάνει το φυσικό επίπεδο ώστε να ικανοποιεί τους ρυθμιστικούς κανόνες που δεν καλύπτονται από τα υπάρχοντα πρότυπα. Με τον τρόπο αυτό διευκολύνεται ο σχεδιασμός και η κατασκευή προϊόντων αφού δεν χρειάζεται να είναι στοχευόμενα σε συγκεκριμένες σε συγκεκριμένες χώρες. Όταν το πρότυπο 802.11d είναι ενεργοποιημένο σε μία συσκευή ασύρματης μετάδοσης, τότε αυτή ρυθμίζει την συχνότητα, την ισχύ σήματος και το μέγιστο ρυθμό μετάδοσης ανάλογα με τοπικούς ρυθμιστικούς κανόνες που είναι σε ισχύ στην περιοχή. IEEE 802.11e Εγκρίθηκε ως πρότυπο το 2005 και ορίζει ένα σύνολο επί πλέον λειτουργιών που έχουν να κάνουν με την ποιότητα υπηρεσίας (QoS) στο πρότυπο 802.11. Το πρότυπο 802.11e θεωρείται υψηλής σημασίας για εφαρμογές ευαίσθητες στην καθυστέρηση, όπως το VoIP και το Streaming. Το πρότυπο αυτό εμπλουτίζει το επίπεδο MAC του ΙΕΕΕ 802.11. 7

IEEE 802.11f Ονομάζεται και IAPP (Inter-Access Point Protocol). Είναι μια συνιστώμενη πρακτική η οποία περιγράφει προαιρετικές επεκτάσεις στο IEEE 802.11 και παρέχει επικοινωνία μεταξύ σημείων πρόσβασης διαφορετικών κατασκευαστών. IEEE 802.11h Αποτελεί πρότυπο των επεκτάσεων διαχείρισης φάσματος και ισχύος εκπομπής. Λύνει προβλήματα όπως παρεμβολές με δορυφορικά συστήματα και συστήματα radar τα οποία χρησιμοποιούν την ίδια συχνότητα των 5 GHz. Αρχικά σχεδιάστηκε για την ικανοποίηση των Ευρωπαϊκών κανόνων αλλά τώρα χρησιμοποιείται από πολλές άλλες χώρες. Το πρότυπο αυτό παρέχει δυναμικών επιλογή συχνοτήτων (DFS) και έλεγχο ισχύος εκπομπής (TPC) στο επίπεδο MAC του.ιεεε 80211a. Το DFS εγγυάται ότι κανάλια τα οποία χρησιμοποιούνται την εκάστοτε χρονική στιγμή από radar θα αποφεύγονται. Το TPC εγγυάται πως η μέση ισχύς είναι μικρότερη από την μέγιστη επιτρεπόμενη για την μείωση των παρεμβολών σε δορυφορικά συστήματα. IEEE 802.11i Ονομάζεται και WPA2 και αποτελεί επέκταση του MAC επίπεδου του IEEE 802.11 ώστε να παρέχει ενισχυμένη ασφάλεια. Σχεδιάστηκε για να καλύψει τις αδυναμίες του WEP και χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο AES για την κρυπτογράφηση, αυθεντικοποίηση και τον έλεγχο της ακεραιότητας των δεδομένων. 2.4 Μη τυποποιημένα πρωτόκολλα ασύρματης μετάδοσης Εκτός από τους ρυθμούς που υποστηρίζουν τα πρωτόκολλα της IEEE, υπάρχουν αρκετές διαμορφώσεις από αρκετούς κατασκευαστές, οι οποίες υπόσχονται μεγαλύτερους ρυθμούς μετάδοσης. Για παράδειγμα η Texas Instruments υποστηρίζει στα προϊόντα της 802.11b ένα τρόπο μετάδοσης που υποστηρίζει 22Mbps, μάλιστα ονομάζει τα προϊόντα αυτά 802.11b+. Επίσης υπάρχουν άλλες επεκτάσεις στο 802.11g που υποστηρίζουν ρυθμούς 70 ή και 108Mbps. Οι κατασκευαστές έχουν αυτές τις υλοποιήσεις, έτσι ώστε να οδηγήσουν τον καταναλωτή στην αγορά των δικών τους προϊόντων ή έχουν την προσδοκία ότι η δική τους υλοποίηση μπορεί να γίνει επίσημο πρότυπο από την IEEE. Εκείνο που πρέπει να θυμάται κανείς είναι ότι οι τρόποι μετάδοσης αυτοί δουλεύουν μόνο μεταξύ αντίστοιχων προϊόντων και ότι δεν υπάρχει καμιά εγγύηση για την διαλειτουργικότητα (όσον αφορά αυτούς τους τρόπους λειτουργίας) από τη στιγμή που αυτοί δεν περιλαμβάνονται στα πρότυπα της ΙΕΕΕ. Ταυτόχρονα, η λειτουργία τους πολλές φορές δημιουργεί πρόβλημα στις υπόλοιπες συσκευές που ακολουθούν τα πιστοποιημένα πρότυπα της ΙΕΕΕ. Τέλος, 8

η αυξημένη ταχύτητα που υπόσχονται επιτυγχάνεται σε μικρές αποστάσεις, ενώ όσο αυξάνεται η απόσταση τόσο ελαττώνεται ο ρυθμός μετάδοσης [1]. 2.5 Χαρακτηριστικά εφαρμογές προτύπων Το αρχικό πρότυπο 802.11 υποστηρίζοντας χαμηλό ρυθμό μετάδοσης, ανεπαρκή για αρκετές εφαρμογές και έχοντας να ανταγωνιστεί τις λύσεις ενσύρματης δικτύωσης (ethernet 10/100Mbps) γνώρισε περιορισμένη επιτυχία. Ελάχιστες συσκευές υποστηρίζουν αποκλειστικά πλέον, αυτό το παρωχημένο πρότυπο. Το 802.11b έδωσε μεγαλύτερο ρυθμό μετάδοσης σε σχέση με το 802.11, επαρκή για τον μεγαλύτερο αριθμό εφαρμογών, ενώ είναι παράλληλα συμβατό με το 802.11, προστατεύοντας έτσι την επένδυση σε 802.11 εξοπλισμό. Η εμβέλεια του είναι ικανοποιητική για τις περισσότερες εφαρμογές. Το 802.11g αυξάνει περαιτέρω τους ρυθμούς μετάδοσης, μένοντας συμβατό προς τα πίσω με το 802.11b. Με αυτό το τρόπο ο χρήστης μπορεί σταδιακά να επενδύει σε νεώτερο εξοπλισμό, χωρίς να αναγκάζεται να αντικαταστήσει εξ ολοκλήρου τον παλιότερο. Η εμβέλεια του είναι μικρότερη από αυτή του 802.11b. Το 802.11a υποστηρίζει μεγάλους ρυθμούς μετάδοσης, αλλά εργάζεται στην ζώνη των 5GHz. Λόγω της μεγαλύτερης συχνότητας λειτουργίας η απόσβεση του σήματος είναι μεγαλύτερη και ως εκ τούτου η εμβέλεια είναι μικρότερη [1]. 2.6 Είναι οι τεχνολογίες συμπληρωματικές ή ανταγωνιστικές μεταξύ τους; 802.11b/g 802.11a Οι 802.11b/g έχουν το πλεονέκτημα ότι λειτουργούν στη ζώνη των 2.4GHz, η οποία παγκόσμια διαθέσιμη, είναι ελεύθερη προς χρήση με ελάχιστους ρυθμιστικούς περιορισμούς που θα δούμε πιο αναλυτικά όταν αναφερθούμε στα κανάλια λειτουργίας. Από την άλλη πλευρά η ζώνη των 5GHz και η 802.11a έχει τη δυνατότητα να επιτρέψει υλοποίηση με περισσότερους χρήστες, μεγαλύτερη διαπερατότητα, καλύτερη σχεδίαση δικτύου, αλλά υπόκειται σε αρκετές χώρες σε σοβαρούς περιορισμούς ή δεν επιτρέπεται καθόλου η χρήση της. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι στην ίδια ζώνη υπάρχουν στρατιωτικές εφαρμογές, εκπομπές radar και υπάρχει κίνδυνος παρεμβολών σε υψίστης σημασίας συστήματα. Ήδη στις περισσότερες ευρωπαϊκές χώρες και στην Ελλάδα έχει απελευθερωθεί η ζώνη συχνοτήτων των 5GHz. Επίσης λόγω της μεγαλύτερης συχνότητας λειτουργίας στο 802.11a η εμβέλεια, δηλαδή η μέγιστη απόσταση στην οποία είναι εφικτή η ασύρματη επικοινωνία, είναι αρκετά μικρότερη. Τέλος ο εξοπλισμός 802.11a είναι ακριβότερος λόγω της μεγαλύτερης συχνότητας λειτουργίας, αλλά και της μικρότερης διείσδυσης του προτύπου στην αγορά [1]. 9

802.11g 802.11a Η 802.11g προσφέρει συμβατότητα προς τα πίσω με την 802.11b και επίσης μπορεί να θεωρηθεί σαν μία λύση κάλυψης, έχοντας μεγαλύτερη εμβέλεια από την 802.11a. Αντίθετα η 802.11a μπορεί να θεωρηθεί μια λύση για πυκνό και με μεγάλες ανάγκες ασύρματο δίκτυο. 802.11b 802.11g H 802.11g προσφέρει μια ομαλή μετάβαση προς μεγαλύτερους ρυθμούς, επιτρέποντας μας να συνεχίσουμε τη λειτουργία στην ζώνη των 2.4GHz. Η συμβατότητα προς τα πίσω με το 802.11b, προστατεύει τις επενδύσεις που έχουν ήδη γίνει, ενώ παράλληλα χρησιμοποιεί μια ανώτερη τεχνική μετάδοσης. Η διαμόρφωση που χρησιμοποιεί απαιτεί περισσότερη λαμβανόμενη ισχύ, έχει δηλαδή χειρότερη ευαισθησία. Έτσι η εμβέλεια είναι μικρότερη από αυτή του 802.11b, αφού βέβαια δεν υπάρχει η δυνατότητα να αυξήσουμε την ισχύ εκπομπής των συσκευών μας. Για το λόγο αυτό η χρήση του περιορίζεται για κάλυψη εσωτερικών χώρων, μικρής σχετικά επιφάνειας. Από την άλλη το 802.11g θα επιβαρύνει σημαντικά το ήδη φορτωμένο και κοντά στον κορεσμό φάσμα των 2.4GHz. 2.7 Γιατί πρέπει να αποφεύγεται η χρήση του προτύπου ΙΕΕΕ 802.11g Για να αντιληφθούμε το πρόβλημα πρέπει να διερευνήσουμε την μορφή του εκπεμπόμενου φάσματος από μία ασύρματη συσκευή [2]. IEEE 802.11b Στο 802.11b (με μία μόνο φέρουσα συχνότητα) η φασματική κατανομή σε ένα κανάλι sin x έχει τη μορφή x και παρουσιάζεται στo Σχήμα 2-2: 10

Σχήμα 2-2 Φασματική κατανομή καναλιού κατά το πρότυπο IEEE 802.11b [3] Παρατηρούμε ότι η μορφή του εκπεμπόμενου φάσματος είναι σαν καμπάνα. Μεταξύ των κεντρικών φερουσών συχνοτήτων υπάρχει κενό 5 MHz και το σήμα καταλαμβάνει περίπου 22 MHz του φάσματος συχνοτήτων, 11 MHz από κάθε πλευρά της κεντρικής συχνότητας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την επικάλυψη πολλών γειτονικών καναλιών και μας αφήνει με 3 μόνο μη επικαλυπτόμενα κανάλια ή 4 μερικώς επικαλυπτόμενα μεταξύ των όπως φαίνεται από τον Πίνακα 2-2: Κανάλι Επικάλυψη Παρατηρήσεις 2412 (1) 2401-2423 Επικάλυψη Κανάλια 1 5 2417 (2) 2406-2428 Επικάλυψη Κανάλια 1-6 2422 (3) 2411-2433 Επικάλυψη Κανάλια 1 7 2427 (4) 2416-2438 Επικάλυψη Κανάλια 1 8 2432 (5) 2421-2443 Επικάλυψη Κανάλια 1 9 2437 (6) 2426-2448 Επικάλυψη Κανάλια 2 10 2442 (7) 2431-2453 Επικάλυψη Κανάλια 3 11 2447 (8) 2436-2458 Επικάλυψη Κανάλια 4 12 2452 (9) 2441-2463 Επικάλυψη Κανάλια 5 13 2457 (10) 2446-2468 Επικάλυψη Κανάλια 6 13 2462 (11) 2451-2473 Επικάλυψη Κανάλια 7 13 2467 (12) 2456-2478 Επικάλυψη Κανάλια 8 13 2472 (13) 2461-2483 Επικάλυψη Κανάλια 9-13 Πίνακας 2-2 Επικάλυψη πολλαπλών γειτονικών καναλιών Τα κανάλια που δεν επικαλύπτονται πλήρως είναι τα 1, 6, 11 και τα κανάλια που επικαλύπτονται μερικώς είναι τα 1, 5, 9, 13. 11

ΙΕΕΕ 802.11g Στο IEEE 802.11g το φάσμα έχει εύρος περίπου 16.25MHz αποτελούμενο από 52 φέρουσες μερικώς επικαλυπτόμενες σε απόσταση 312.5KHz η μία από την άλλη. Το φάσμα είναι αρκετά επίπεδο στην ανώτερη περιοχή (1-2dB απόκλιση ανάμεσα στις φέρουσες). Η μορφή του φάσματος φαίνεται στο Σχήμα 2-3 [4]. Σχήμα 2-3 Μορφή Φάσματος κατά το πρότυπο IEEE 802.11g [5] Παρατηρούμε ότι το φάσμα στην περίπτωση του 802.11g δεν έχει την μορφή καμπάνας όπως στο 802.11b αλλά περισσότερο μία τετράγωνη μορφή. Αυτό συμβαίνει λόγο της πολυπλοκότητας της κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται. Πρακτικά το αποτέλεσμα είναι πως έχουμε πλήρη επικάλυψη γειτονικών καναλιών όπως φαίνεται και από το Σχήμα: Σχήμα 2-4 Επικάλυψη καναλιών κατά το πρότυπο IEEE 802.11g Λόγω της πλήρους επικάλυψης γειτονικών καναλιών στο 802.11g τα διαθέσιμα κανάλια είναι αυστηρά 3. Αν δούμε μάλιστα τη απαίτηση από την ΙΕΕΕ για την απόρριψη γειτονικού καναλιού, φαίνεται ότι ακόμα και συσκευές οι οποίες δουλεύουν σε 802.11g και βρίσκονται κοντά και σε γειτονικά κανάλια υπάρχει περίπτωση να αλληλοπαρεμβάλουν. Αυτός είναι και ο λόγος που η αντικατάσταση μιας b συσκευής από μια g στο ίδιο κανάλι και με την ίδια ισχύ οδηγεί σε υποβάθμιση της ποιότητας 12

των γειτονικών ζεύξεων. Τέλος φαίνεται ότι οι μη τυποποιημένοι τρόποι μετάδοσης TurboG, SuperG όχι μόνο δεσμεύουν διπλάσιο φάσμα, αλλά στην πραγματικότητα δεν επιτρέπουν και σε συσκευές b και g να λειτουργήσουν στο υπόλοιπο φάσμα όπως φαίνεται από το Σχήμα 2-5. Κατά συνέπεια οι τρόποι αυτοί περιορίζονται αυστηρά για χρήση σε εσωτερικό χώρο αφού συνήθως λειτουργούν στο κανάλι 6 και δεσμεύουν όλο το διαθέσιμο φάσμα αποτρέποντας την ομαλή λειτουργία οποιασδήποτε άλλης ασύρματης συσκευής σε οποιοδήποτε από τα διαθέσιμα κανάλια. Σχήμα 2-5 Επικάλυψη καναλιών κατά το πρότυπο IEEE 802.11g Super G 2.8 Άλλες υλοποιήσεις ασύρματων δικτύων IEEE 802.11 2.8.1 Οι ασύρματες κοινότητες στην Ελλάδα Στην Ελλάδα, η ανυπαρξία ή το υψηλό κόστος σε ευρυζωνικά δίκτυα βοήθησαν στην σημαντική ανάπτυξη των ασύρματων δικτύων. Στα μεγάλα αστικά κέντρα όπου έχει αρχίσει η διάθεση γραμμών DSL στο ευρύ κοινό, με υψηλό κόστος όμως, σε σχέση με τον υπόλοιπο κόσμο, δεν έχει παρατηρηθεί κάμψη στον ρυθμό διάδοσης των ασυρμάτων δικτύων. Στην επαρχία, όπου η διάθεση των γραμμών DSL καθυστερεί, παρατηρούμε μια πρωτοφανή διείσδυση των ασύρματων δικτύων από άκρη σε άκρη τόσο της ηπειρωτικής όσο και της νησιωτικής Ελλάδας. Συνολικά υπάρχει δραστηριότητα σε περισσότερες από 50 πόλεις και κωμοπόλεις της Ελλάδας. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι τα ασύρματα μητροπολιτικά δίκτυα της Αθήνας, του μεγαλυτέρου γεωγραφικά και πολυπληθέστερου δικτύου με περισσότερους από 300 ενεργούς κόμβους την στιγμή της συγγραφής αυτού του οδηγού, της Πάτρας, του πρώτου χρονολογικά στην Ελλάδα ασυρμάτου δικτύου wifi και της Θεσσαλονίκης, με ιδιαίτερα μεγάλο δίκτυο το οποίο εκτείνεται από τους δυτικούς δήμους της πόλης έως ανατολικά στην Καλαμαριά και από εκεί επάνω από την θάλασσα στην Περαία [4]. 13

Ασύρματο Μητροπολιτικό Δίκτυο Αθηνών: Το Ασύρματο Μητροπολιτικό Δίκτυο Αθηνών (AWMN), ξεκίνησε ως ιδέα από μια παρέα ατόμων με ενδιαφέρον για τα ασύρματα δίκτυα και εξελίχτηκε με την εθελοντική συνεισφορά των μελών του ως το μεγαλύτερο WLAN της χώρας. Η αρχή έγινε το καλοκαίρι του 2002 με την ιδρυτική συνέλευση και την δημιουργία του δικτυακού forum του AWMN για την επικοινωνία, ενημέρωση και οργάνωση των μελών. Οι πρώτοι κόμβοι ξεκίνησαν την λειτουργία τους στα τέλη του ίδιου χρόνου. Το δίκτυο σήμερα έχει περισσότερους από 300 ενεργούς κόμβους και καλύπτει την ευρύτερη περιοχή της Αττικής. Μικρές νησίδες υπάρχουν και σε άλλες περιοχές οι οποίες αναμένουν σύνδεση με το ευρύτερο δίκτυο. Υπάρχουν αρκετές υπηρεσίες οι οποίες τρέχουν στο δίκτυο. Πλήθος ιστοσελίδων ανά κόμβο, εκθέτουν στατιστικά των διασυνδέσεων αλλά και γενικές πληροφορίες. Επίσης, έχει ξεκινήσει προσπάθεια για δημιουργία εικόνων (mirrors) κάποιων δημοφιλών ιστοσελίδων. Άλλες υπηρεσίες που παρέχονται στα μέλη, είναι η μετάδοση φωνής (VoIP over wireless), radio AWMN μέσω shoutcast servers, video streaming, irc chat, ftp servers, πρόσβαση στο διαδίκτυο, εκπαίδευση κ.α. Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται περιλαμβάνει υπολογιστές εγκατεστημένους σε εσωτερικό ή εξωτερικό χώρο οι οποίοι αναλαμβάνουν τη λειτουργία της δρομολόγησης. Οι ασύρματες συσκευές είναι διαφόρων κατασκευαστών και διαφορετικών τύπων. Οι κεραίες που χρησιμοποιούνται είναι όλων των ειδών, του εμπορίου ή ιδιοκατασκευές. Η μετάδοση γίνεται στις ζώνες των 2.4 και 5GHz. Απώτερος σκοπός του είναι να πυκνώσει ακόμα περισσότερο το δίκτυο ώστε να είναι άνετη η διασύνδεση όλων των περιοχών της Αττικής. επίσης, πάντα υπάρχει το όραμα της διασύνδεσης όλων των ασύρματων κοινοτήτων της Ελλάδος και για το λόγο αυτό δημιουργήθηκε σε συνεργασία με αυτές, το σύστημα Πανελλαδικής Διευθυνσιοδότησης Ασυρμάτων Κοινοτήτων, αποδίδοντας περιοχές IP διευθύνσεων σε κάθε πόλη η οποία δραστηριοποιείται. Για την διασύνδεση των κόμβων χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον ζεύξεις σύμφωνα με το πρότυπο 802.11a ενώ για την διασύνδεση των πελατών με τους κόμβους χρησιμοποιείται το πρότυπο 802.11b. Για την διασύνδεση των κόμβων και των πελατών χρησιμοποιείται το IEEE 802.11 infrastructure mode κατά το οποίο μία συσκευή συμπεριφέρεται ως σημείο πρόσβασης ενώ οι υπόλοιπες συμπεριφέρονται ως πελάτες και επικοινωνούν μόνο μέσο του σημείου πρόσβασης. 14

Σχήμα 2-6 Κάλυψη Ασύρματου Μητροπολιτικού Δικτύου Αθήνών URL: www.awmn.gr/ E-mail: info@awmn.gr Ασύρματο Μητροπολιτικό Δίκτυο Πάτρας Το Ασύρματο Δίκτυο Πατρών (PWN - Patras Wireless Network) ξεκίνησε τις πρώτες δοκιμές την Άνοιξη του 2001. Η αρχική τοπολογία περιλάμβανε ένα κομβικό σημείο πρόσβασης (AP - Access Point) σε ραδιοτηλεοπτικό ιστό σε λόφο κοντά στην Πάτρα, και τρεις διασυνδεδεμένους χρήστες σε αποστάσεις από 1 έως 6 χιλιόμετρα. Στις αρχικές προθέσεις των πρώτων χρηστών - ιδρυτών, ήταν ο πειραματισμός με την ασύρματη μετάδοση ευρυζωνικών δεδομένων, σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις, και η επαφή με άλλα άτομα με παρόμοια ερευνητικά ενδιαφέροντα. Για τις ανάγκες τις επικοινωνίας δημιουργήθηκε ένα φόρουμ συζητήσεων και φυσικά η πρώτη ιστοσελίδα προβολής και ενημέρωσης σε θέματα υλικού και λογισμικού σχετικά με τα ασύρματα δίκτυα. Από τότε μέχρι σήμερα, τόσο η τοπολογία, όσο και ο αριθμός των χρηστών έχει αλλάξει σημαντικά. Την στιγμή αυτή λειτουργούν 9 APs με κάλυψη 15

στην ευρύτερη περιοχή των Πατρών. Σε αυτά τα APs συνδέονται καθημερινά 60 χρήστες, από σύνολο 150 χρηστών που έχουν εκδηλώσει ενδιαφέρον να συνδεθούν. Όλα τα AP εκτός από τους χρήστες που εξυπηρετούν, διασυνδέονται και μεταξύ τους με ζεύξεις αποκλειστικές για αυτή την δουλειά, δημιουργώντας με τον τρόπο αυτό ένα μεγάλο δακτύλιο που διατρέχει όλη την πόλη της Πάτρας χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο WiCCP (Wireless Central Coordinated Protocol). Το PWN έχει διατηρήσει σε μεγάλο βαθμό τον χαρακτήρα πειραματισμού, έχοντας ταυτόχρονα εξελιχθεί σε ένα μικρής κλίμακας διαδίκτυο με πλήθος υποστηριζόμενων υπηρεσιών. Το PWN δεν έχει κάποια μορφή ιεραρχίας. Η καρδιά του PWN είναι οι ίδιοι οι χρήστες που το απαρτίζουν. Οι χρήστες καλούνται να αναπτύξουν την συμπεριφορά εκείνη που επιβάλλεται να έχει κάποιος απέναντι σε κάθε τι το οποίο μοιράζεται από κοινού με πολλά άτομα. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται στα συστήματα που εξυπηρετούν κρίσιμες κομβικές και διαχειριστικές ανάγκες είναι ανοικτού κώδικα (π.χ. Linux). Οι χρήστες χρησιμοποιούν τόσο τα Windows, όσο και λειτουργικά περιβάλλοντα ανοικτού κώδικα. Πέραν από την χρήση έτοιμων τεχνολογιών υλικού και λογισμικού, τα μέλη του Ασύρματου Δικτύου Πατρών, έχουν αναπτύξει δικά τους πρωτόκολλα βελτιστοποίησης των δυνατοτήτων της ασύρματης τεχνολογίας, αλλά έχουν να παρουσιάσουν και πολλές πρωτότυπες ιδιοκατασκευές υλικού (π.χ. κεραίες, συστήματα εκπομπής κ.α.). Σχήμα 2-7 Κάλυψη Ασύρματου Μητροπολιτικού Δικτύου Πάτρας URL: patraswireless.net E-mail: info@patraswireless.net 16