Langattomien verkkojen tyypit

LANGATTOMAT LAITTEET VERKOSTOISSA

Käsittele edellä mainittuja kolmea roolityyppiä – asiakkaita, tukiasemia ja Ad-Hoc-solmuja – suurten verkkojen rakennuspalikoina. Alla on useita esimerkkejä, jotka havainnollistavat, miten eri rooleihin konfiguroituja laitteita voidaan käyttää.

Liityntäpiste – koti- tai toimistoverkko

Kodissa tai toimistossa käytettävät langattomat verkot ovat yleensä reitittimen ja langattoman liityntäpisteen (AP) yhdistelmä.

Ylläolevassa kaaviossa:

  • 1 edustaa yhteyttä Internetiin (Valinnainen – verkot voivat toimia myös ilman Internetiä).
  • 2 edustaa reititintä, joka määrittää IP-osoitteet ja muodostaa palomuurin verkon ja Internetin välille.
  • 3 edustaa tukiasemaa, joka muodostaa langattoman sillan reitittimen ja käyttäjien laitteiden välille.
  • 4 edustaa käyttäjän laitteita, kuten kannettavia tietokoneita, tabletteja ja älypuhelimia.

Monissa kotiverkoissa tai pienissä toimistoverkkoihin tarkoitetuissa verkoissa reititin ja tukiasema saatetaan yhdistää yhdeksi laitteeksi. Tätä kutsutaan yleensä vain langattomaksi reitittimeksi. Siinä voi olla myös DSL-, kaapeli-, 3G- tai 4G-portti, joka tarjoaa yhteyden Internetiin. Suurissa toimistoissa voi olla useita AP-laitteita hajautettuna eri puolille rakennusta tasaisemman langattoman peiton aikaansaamiseksi, ja ne on yhdistetty takaisin reitittimeen pitkillä Ethernet-kaapeleilla.

Pisteestä pisteeseen -yhteys – Pitkien etäisyyksien yhteydet

Langattomia verkkoja voidaan käyttää kaukana sijaitsevien rakennusten tai alueiden yhdistämiseen. Siihen tarvitaan yleensä hyvin keskitettyjä antenneja – kuten lautasantenni – jotka voivat lähettää kapean säteen tiettyyn suuntaan. Tätä käsitellään kohdassa Opi langattoman verkon perusteet – mene sinne saadaksesi lisätietoja siitä, miten se toimii.

Pitkän matkan yhteyttä kutsutaan usein ”pisteestä pisteeseen” eli ”PtP”-linkiksi. Nimi kuvaa käsitettä: kaksi pistettä on yhdistetty toisiinsa, eikä mitään muuta. Tämä edellyttää kahta langatonta laitetta: toinen on konfiguroitu tukiasemaksi, toinen on konfiguroitu asiakkaaksi. Alla olevassa esimerkissä kaksi langatonta laitetta on konfiguroitu luomaan pisteestä pisteeseen -linkki.

Omnidirectional Access Point and Client Link

  • 1 edustaa tietokoneita, jotka on liitetty Ethernet-kaapelilla langattomiin laitteisiin. Nämä tietokoneet on yhdistetty toisiinsa Point-to-Point-linkin kautta.
  • 2 edustaa langatonta laitetta, joka on asennettu Access Pointiksi.
  • 3 edustaa langatonta laitetta, joka on asennettu Clientiksi ja joka on yhdistetty Access Pointiin.

Tämä voisi näyttää rakennusten väliseltä yhteydeltä, kuten alla on esitetty:

Pitkän matkan suuntaava Access Point- ja Client-linkki

Tässä on toinen esimerkki pisteestä pisteeseen -linkistä, mutta jossa reitittimissä on lautasantennit suuremman linkkietäisyyden saavuttamiseksi.

Yllä olevassa kaaviossa:

  • 1 edustaa tietokoneita, jotka on liitetty Ethernet-kaapelilla langattomiin laitteisiin. Nämä tietokoneet on yhdistetty toisiinsa pisteestä pisteeseen -yhteyden kautta.
  • 2 edustaa langatonta laitetta, joka on asennettu tukiasemaksi.
  • 3 edustaa lautasantenneja, jotka keskittävät langattoman signaalin ja mahdollistavat yhteydet pitkien etäisyyksien yli.
  • 4 edustaa langatonta laitetta, joka on asennettu asiakkaaksi ja joka on yhteydessä tukiasemaan.

Tämä voi näyttää alla olevan verkon kaltaiselta, jossa torniin asennettu AP pystyy muodostamaan yhteyden hyvin kaukana sijaitsevaan Client-laitteeseen, koska lautasantennit ovat vastakkain.

Kummassakin näistä esimerkeistä on vain kaksi langatonta laitetta, jotka on yhdistetty toisiinsa – ja antennit määrittelevät kantaman, jonka etäisyydellä ne voivat muodostaa yhteyden. Mitä keskitetympi signaali on, sitä pidemmälle pisteestä pisteeseen -yhteys voi ulottua. Kun laitteiden välinen etäisyys kasvaa, on yhä tärkeämpää keskittää signaali antenneilla – yhteyden molemmissa päissä. Muuten toinen pää saattaa kuulla toisen, mutta ei tarpeeksi kovaa, jotta se kuuluisi!

Pisteestä monipisteeseen – langattoman Internet-palveluntarjoajan malli

Jos yhdistämme edellä mainituissa verkoissa käytetyt kaksi periaatetta – monet asiakaslaitteet, jotka yhdistyvät yhteyspisteeseen, ja tehokkaammat antennit, joita käytetään ulkolaitteissa pidempien yhteyksien luomiseksi – voimme luoda pisteestä monipisteeseen -verkot. Nämä ovat laajempia Access Point -verkkoja, joissa ”keskuksessa” on yksi laite, joka ohjaa kaikkia siihen kytkettyjä asiakkaita ja välittää nämä yhteydet Internetiin.

Tällaisia verkkoja käyttävät langattomat Internet-palveluntarjoajat (WISP) liittääkseen koteja ja yrityksiä Internetiin. Sen sijaan, että ne vetäisivät kaapeleita ympäri naapurustoa tai kaupunkia, ne pystyttävät yhden tai useamman tehokkaan tukiaseman korkeaan rakennukseen tai torniin. Asentamalla suunnattuja langattomia laitteita asiakasroolissa muille katoille ja suuntaamalla ne takaisin korkeaan rakennukseen tai torniin nämä rakennukset voidaan liittää WISP:n verkkoihin ja siten Internetiin.

Alla olevassa kaaviossa esitetään yksi malli siitä, miten tämä toimii. Korkeaan rakennukseen on asennettu tehokas tukiasema, ja useissa lähistöllä sijaitsevissa rakennuksissa on katolla langattomia asiakaslaitteita: tämä muodostaa pisteestä monipisteeseen -verkon. Jokaiseen Client-laitteeseen on kytketty sisätiloissa oleva reititin tai Access Point, jonka avulla käyttäjät voivat liittää tietokoneensa, kannettavat tietokoneensa, tablettinsa tai älypuhelimensa WISP-verkkoon.

Yllä olevassa kaaviossa:

  • 1 edustaa yhteyttä Internetiin.
  • 2 edustaa liityntäpistettä, joka tarjoaa signaalin, johon asiakaslaitteet voivat muodostaa yhteyden.
  • 3 edustaa tehokasta ympärisäteilevää (kaikkiin suuntiin suuntautuvaa) antennia, joka lähettää langattoman signaalin laajalle alueelle rakennuksen ympärille.
  • 4 edustaa muiden rakennusten katolla olevia langattomia asiakaslaitteita, jotka yhdistyvät tehokkaaseen tukiasemaan ja voivat muodostaa Internet-yhteyden kyseisen tukiaseman kautta.
  • 5 edustaa pieniä tukiasemia, jotka jakavat langatonta palvelua rakennuksen sisällä.

Silmukkaverkko (mesh) – Naapurilta toiselle -verkot

Silmukkaverkko (mesh-verkko) ottaa käyttöön monipistenapahtumien (point-to-multipoint) periaatteen ja laajentaa sitä ajatukseen, jonka mukaan kukin verkoston solmu yhdistyy jokaiseen muuhun etäisyydeltään lähellä olevaan toiseen verkkoon. Käytännössä tämä luo ”Multipoint-to-Multipoint”-verkon. Tämä edellyttää, että kaikki laitteet ovat Ad-Hoc-tilassa – langattomat laitteet, jotka ovat kaikki AP- tai Client-tilassa, eivät voi suorittaa samaa toimintoa. Lisätietoja tämän periaatteen toiminnasta on Introduction to Mesh -asiakirjassa.

Alla oleva kaavio havainnollistaa yhtä toimintamallia. Langattomat mesh-solmut on asennettu eri rakennusten katoille, ja ne solmut, jotka ovat kantaman sisällä eikä mikään estä signaaleja, muodostavat yhteyden. Nämä solmut jakavat kaikki niihin liitetyt resurssit, kuten paikalliset palvelimet, joilla on sovelluksia, ja yhteydet Internetiin. Ne voidaan liittää myös rakennusten sisällä oleviin tietokoneisiin, tukiasemiin tai reitittimiin, jotta käyttäjät voivat käyttää resursseja missä tahansa verkossa.

Yllä olevassa kaaviossa:

  • 1 edustaa yhteyttä Internetiin.
  • 2 edustaa verkkosolmua, jolla on yhteys Internetiin ja jossa on suuntaamaton (kaikkiin suuntiin) antenni.
  • 3 edustaa verkkosolmua, jossa on suuntaamaton (kaikkiin suuntiin) antenni. Nämä solmut saavat Internet-yhteyden Mesh Node B:ltä. Ne voivat olla yhteydessä eri laitteisiin rakennuksen sisällä.
  • 4 edustaa pieniä Access Points -yhteyspisteitä, jotka jakavat langatonta palvelua rakennuksen sisällä.

Hybridiverkot

Kaupunki- tai yhteisökokoisia verkkoja suunniteltaessa ja rakennettaessa voi olla vaikeaa tai jopa mahdotonta käyttää yhtä ainoaa tapaa, jolla voidaan liittää kaikki. Esimerkiksi yksi Point-to-Multipoint-verkko ei välttämättä kata koko yhteisöä. Verkkosolmuja voidaan käyttää laajentamaan asiakassivustoja läheisiin rakennuksiin. Pisteestä pisteeseen -yhteyksillä voidaan silloittaa pidempiä etäisyyksiä ja yhdistää useita irrallisia verkkoja toisiinsa.

Alla olevassa kaaviossa on esimerkki hybridiverkosta. Mikään yksittäinen esimerkki ei voi kattaa kaikkia verkon mahdollisia käyttötapoja! Seuraavassa aktiviteetissa tutustut eri tapoihin rakentaa verkko käymällä läpi skenaarioita.

Viimeinen huomautus ennen kuin siirrymme aktiviteettiin – yllä olevissa esimerkeissä ja seuraavassa aktiviteetissa kaaviot keskittyvät verkkojen rakentamiseen kattojen yli tai rakennuksesta toiseen. Tämä on yleensä paras tapa rakentaa verkostoja, jotka kattavat naapurustoja, kaupunkeja tai yhteisöjä. Kaavioissa ei aina näytetä tapaa, jolla ihmiset muodostavat yhteyden tähän verkkoon.

Kannattaa muistaa, että nämä kattoreitittimet eivät välttämättä tarjoa yhteyksiä maassa tai rakennuksissa oleviin käyttäjiin. Hyvä tapa tarjota näitä yhteyksiä on liittää Access Points -yhteyspisteitä kattoreitittimen Ethernet-porttiin. Tämä sisätilojen Access Point voidaan asettaa käyttämään kattoverkkoa Internet-yhteyksien lähteenä tai tarjoamaan pääsyn verkossa oleviin sovelluksiin ja palvelimiin. Yksityiskohtainen tarkastelu on alla:

Kuvassa:

  • 1 edustaa kattotason langatonta laitetta. Se voi olla Mesh-solmu tai asiakasreititin.
  • 2 edustaa Ethernet-kaapelia, joka kulkee katolle Power over Ethernet -sovittimesta.
  • 3 edustaa Power over Ethernet (PoE) -sovitinta, joka on yleinen tapa syöttää virtaa langattomille ulkolaitteille.
  • 4 edustaa tukiasemaa, joka on liitetty naapuruston tai yhteisön verkkoon katon reitittimen kautta.