Wi-Fi "из ничего": Ad-Hoc соедиение своими руками

16 августа 2006, среда 20:59
для раздела Блоги
Задача: установить беспроводное соединение типа Ad-Hoc между двумя компьютерами.
Условия: кваритира, из которой должен быть выход для антенны, расположена на 4-м этаже 6-этажного дома на обратной дому компьютера-приемника стороне.
Средства: как всегда, ограничены...


Вступление (можно не читать).

Как мы все знаем, в последнее время появилось множество альтернатив прямому соедиению компьютеров. Среди них и старая добрая локальная сеть, и новомодный Bluetooth. Однако в последнее вермя все активнее набирает обороты беспроводное Wi-Fi соединение, которое лишено недостатков многих других типов подключений, среди которых и отпадание необходимости тянуть громоздкий кабель (особенно если вы не имеете выделенного канала) и большее максимальное расстояние для передачи данных (актуально для Bluetooth).

Итак, идея создания Wi-Fi соединения витала у нас с Dron`tом уже где-то полтора года. Желание построить бесперебойную связь между нашими компьютерами, а затем мое подключение к халявной безлимитной локалке (;)) только ускорило процесс. Мы перепробовали разные варианты, начиная от громоздкой проводной локальной сети и заканчивая всякими бредовыми идеями вроде HPNA, пришли к одному мнению - WLAN - это то, что нужно.Конечно, данное соединение тоже не лишено недостатков. Изначально стандарт Wi-Fi был рассчитан на длину покрытия около 100 метров, а зачастую сигналу необходимо преодолеть расстояние в 10 или даже 100(!) раз больше - аж до 10 километров! Кроме того, уровень сигнала очень сильно зависит от широты покрытия и силы антенны, мощности Wi-Fi адаптера и еще от нескольких факторов, среди которых и сопротивление антенны и передающего кабеля. Но относительно высокая скорость передачи (до 54 Мбит в секунду) и отсутствие проводов перевешивают вышеперечисленные минусы.

Но, в свою очередь, сетку на 2.4ГГц можно построить, используя бесчисленное количество способов. Два наиболее распространенных: установка точки доступа (20-60$), что позволяет коннектиться, вообще не используя провода (вставляй адаптер и направляй его на точку!); второй вариант - это соединение при помощи направленных антенн. Конечно, первый способ проще, но у него есть два недостатка. Первый: это цена. Качественная мощная точка доступа потянет не меньше чем на 1600 рублей, а это, согласитесь, много. Второй недостаток более серьезен: из-за большой площади распространения сигнала точка доступа представляет собой идеальную мишень для взломщиков ;).

Wi-Fi при помощи направленных антенн (Ad-Hoc соединение) в этом случае гораздо удобнее. Хотя, не только удобнее, а даже предпочтительнее. Судите сами: благодаря направленном сигналу скорость передачи данных выше, во-вторых, угол "прострела" у такой антенны меньше 40 градусов, что означает, что увидеть ее может только ваш друг. Конечно, при желании и это соединение можно обнаружить, но согласитесь, тут придется попотеть .

Задумка

И все было бы как по маслу, и прямая видимость между нашими домами, и расстояние менее двухсот метров, если бы не одно но: все окна моей квартиры выходят на другую сторону .



В такой ситуации можно было попробовать использовать повторитель сигнала, но его цена и опасность того, что его незаметно уведут с незапертой крыши, настроили на более интересный и сложный замысел: поставить антенну как обычно, только подключить к ней коаксиальный кабель и провести его с крыши, затем по внешней стороне дома и на балкон, к окну.

Разведка и примерка.

Собственно, сама крыша и соседний дом, куда надо передавать сигнал.





Расстояние между домами 130-150 метров, что, в общем-то, немного для Wi-Fi, но тут ситуацию портит длиннющий кабель, который необходимо будет спускать с крыши по внешней стороне дома к окну.



Антенны: проектирование, изготовление.

Как построить антенну из консервной банки

Чтобы сэкономить ограниченный запас денежных ресурсов, от готовых антенн пришлось отказаться, поэтому будем использовать самые обычные баночные антенны. Используя формулу со ссылки, вычисляем, что идеальный диаметр - 10,5-11 сантиметров, а длина - 12. Под этот шаблон наиболее подходящими вышли банки из-под кофе "Нескафе-Классик" на 125 чашек и консервированной клубники "Мистер и миссис N" .

В идеале нужны были разьемы N-type. Но таких в городе вообще не нашлось, придется использовать BNC-коннекторы, что хуже. Ничего не поделаешь. Берем 3 штуки (на всякий случай). Для волновода используем кабель 2х1,5мм по 6.50 рублей за метр.

Собственно, само изготовление. Для начала надо удостовериться, что полученный диаметр банки действительно такой: на многих банках будет мешать что-то типа ребра жесткости или крепления для крышки. В такой ситуации берем плоскогубцы, выгибаем края, затем используем ножницы по металлу и конечный этап - шлифовка всей этой бахромы напильником. Затем обычной электрической дрелью сверлится дыра диаметром с BNC-коннектор. Вставляем его в банку, припаеваем к разьему волновод (его длину также можно рассчитать), с другой стороны - сам кабель.




Все, антенна готова. Теперь проверяем усиление: наша антенна должна усиливать сигнал. (для начала берем 1 метр кабеля для пробы).Чтобы протестировать наши изделия, представился отличный случай: на соседнем доме уже стояла чья-та точка доступа, а у друга был ноутбук с PCMCIA-адаптером. Методика проверки предельно простая: смотрим сигнал сначала на встроенной антенне, затем - на собственной. Усиление есть - уже хорошо:



Выбор кабеля.

Самой дорогой частью оборудования после адаптера идет кабель, именно он является связующим звеном, эдакой "последней милей" между самой антенной и приемником. Для беспроводного соединения необходимы особые кабеля: типичная витая пара тут уже не подойдет из-за совершенно других параметров, например, отсутствием экранирования и неприспособленностью к приему радиосигнала. Идеальным вариантом можно считать коаксиальный кабель на 50Ом, с затуханием сигнала 20 децибел на 100 метров (в обычных условиях). В наших исптаниях с антенной был использован кабель марки RG-58, который полностью соответствовал приведенным выше параметрам. Но была одна проблема, в магазине, где он стоит 4(!) рубля за метр, его не могут найти уже пятый день, а другом, где был приобретен тестовый метр, он стоит в два раза дороже - 8 рублей, а в "электронных компонентах" и вовсе 16.

К сожалению, из-за долговременного отсутствия меня дело пришлось отложить примерно на месяц, из-за чего 50-омный кабель так и не был приобретен.Пришлось искать вариант попроще - на 75 Ом. Было куплено 35 для меня и 15 метров телевизионного коаксаильного кабеля для меня и для друга соответственно по цене 5 рублей за метр. Маркировка - RG-6/U.



Заодно рассчитали потери при использовании 75-омного коаксиала:

Dron`tDuster (я)
Длина кабеля20 метров40 метров
Потериудельное затухание сигнала: 32.5Дб/100м
на кабеле6.5Дб13Дб
на разъемах и спайках2Дб2Дб
от несогласовки15% ~10Дб15% ~17Дб
Усиление антенны6Дб6Дб
Мощность передатчика при 11 Мбит/сек16Дб16Дб
Итоговая мощность12Дб5Дб


Выбор адаптера.

А этого выбора практически и не было: пришлось брать из того, что есть - Edimax EW-7128g.

Установка антенны, соединение кабеля с адаптером.

Соединение кабеля и адаптера выглядело довольно авантюрной затеей, если бы нам так не повезло с Wi-Fi адаптером - он имел разъем для подсоедиения антенны (в данном случае - прилагавшегося к нему пигтейла). Итак, вот что было сделано: кабель пигтейла был перерезан примерно посередине, провод с коннектором был припаян к нашему основному кабелю. (Естественно, место пайки было обмотано фольгой (в качестве оплетки) и изолирован.Антенна была установлена посредством крепления к чужому бикваду через хомут - дешево и сердито. Сам хомут прикреплен к самодельному кронштейну от дверного замка, присоединенного при помощи изолированной проволоки:







Естественно, что она была направлена под углом к горизонту для более уверенного приема сигнала от Dron`tа. Как установил антенну мой друг, читайте в его статье.



Антенны были установлены так, чтобы обеспечить вертикальную поляризацию. К сожалению, крышка для банки из-под кофе изначально была металлической, что, естественно, мешало приему сигнала. Вместо этого был придуман предельно простой способ: сделать заглушку из DVD-болванки без напыления металлизированного слоя, замотав ее сантехнической лентой (она устойчивее к погоде, чем обычная изоляционная) и залив ее герметиком.



Итоги работы.

А вот и итоги работы:






Как видите, сеть прекрасно заработала на стандарте 802.11g и была получена постоянная скорость в 11 мегабит в секунду, что для почти 60 метров слабо подходящего для Wi-Fi кабеля и 150 метров между домами и антенн из консервных банок можно считать маленьким рекордом .

Наконец, подсчитаем затраченные на нашу сеть средства:

Dron`tDuster (я)
Кабель RG-6/U100руб (20 метров,5руб/метр)200руб (40 метров, 5руб.метр)
Wi-Fi адаптер Edimax EW-7128g670руб690руб
BNC-коннектор (3 штуки)18руб18руб
Итоговая сумма:789руб909руб

Примечание: цена адаптера за выходные снизилась на 20 рублей.


Мифы, развеянные нашей работой.

Миф 1. 75-омный кабель не будет обеспечивать Wi-Fi соединение и/или выведет из строя оборудование.

Как видите, среднюю скорость передачи данных в 600-700 килобайт в секунду нельзя назвать низкой, а адаптеры работают вот уже неделю безо всяких сбоев.

Миф 2. Анетнна из консервной банки имеет слабое усиление и огромный уровень посторонних шумов.

Полученное усиление антенн - 5 децибел, что приблизительно на уровне 30-долларовых всенаправленных антенн, а уровень шумов, который видно на скриншотах - 0 %.

Миф 3. Ребристое дно будет мешать антенне принимать сигналы.

Сигнал, который обеспечивает банка с ребристым дном от "Нескафе" абстолютно такой же, как и у банки с плоским дном у моего друга.

Опасности и проблемы.

Если у Вас незаземлен компьютер, то весь потенциал с корпуса (а это целых 110 вольт) будет на антенне, поэтому при монтаже и обслуживании выключайте питание компьютера или вынимайте разъем кабеля. Да! И всегда выключайте антенну при грозе!

Настройка сети, выбор стандарта.

Итак, сеть построена. Теперь хотелось бы сделать так, чтобы наши компьютеры были видны как сервера локальной сети и, следовательно можно было бы пересылать данные с одного компьютера на другой. Вообще, если сеть установлена, то компьютер Вашего друга итак будет виден Вам. Но у нас возникла проблема с настройкой доступа на Windows 2003. Для того, чтобы можно было получить доступ к данным компьютера, просто создаем новую учетную запись, а в настройках сети отмечаем флажок "Разрешить другим пользователям доступ в Интернет". Кроме того, на компьютере-клиенте был установлен динамический IP-адрес. Конечно, приведенный рецепт настройки не обязательно заработает на 100%. Стоит помнить, что любая сеть (пусть даже беспроводная) - очень капризная штука ;).

Теперь разбираемя с тем, какой стандарт установить. Большинстве современных адаптеров поддерживает стандарты 802.11b и g, а также B/G mix. Чем же они отличаются? Самое главное отличие - скорость передачи данных и мощность сигнала. Стандарт "Б" обеспечивает максимальную скорость в 11 мегабит в секунду (в отдельных изделях - 22), "Г" позволяет достичь 54 (у ДЛинка - до 108, но это редко) мегабит, правда, мощность сигнала несколько ниже (и вероятность ошибок выше). Что выбрать?

Изначально у нас стоял микс, при этом скорость передачи была около 400 Кбайт/сек. После игры в UnrealTournamnet предстала совсем грустная картина - сплошные скпипы, а количество пакетов с CRC-ошибкой и восве ужасало.

На 802.11b скорость доходила до 700 Кб/сек, но в играх опять таже картина плюс постоянно плавающий уровень сигнала и перскоки с 1 до 12 мегабит в секунду.

При использовании стандарта "Г" скорость стала фиксированной (6 мегабит в секунду), но при передачи данных у Андрея скорость упала до 50 Кбайт в секунду, хотя я лично у себя видел 400. Странное дело... Зато количество фризов в Unreal резко сократилось.

Ну и наконец финальный вариант - на компьютере-клиенте стоит B/G mix, у меня (сервер) - 802.11g. Проблема решена. Скорость передачи ингода возрастает до 750 килобайт в секунду, сеть работает стабильно на 11 мегабитах, а количество дисконнектов в UT небольшое (на 40 минут около 15 штук, возможно меньше (сами понимаете, какой тут мониторинг во время игры по сети! ;))). Количество пакетов с CRC-ошибкой меньше от числа переданных от 10 до 90 раз! (на b и b/g mix в 2-10 раз).




Заключение

Что ж, теперь можно с полной уверенностью сказать, что упорство и хорошая задумка зачастую могут приносить даже большие плоды, чем можно ожидать. В самом начале постройки, когда только появилась идея, никто не верил, что из ЭТОГО можно сделать полноценную работающую сеть. На пути к успеху (если, конечно, можно так сказать ) было перерыто бесчисленное количество информации, излазано множество радиолюбительских форумов, поломано куча калькуляторов (шутка! ) и почти потеряна вера в то, что мы делаем. Но результат того стоил...

Совет тем, кто хочет сделать похожую Wi-Fi сеть

Никогда не верьте на 100% тому, что пишут: если верить многим статьям (даже написанным профессионалами!), то у нас вообще ничего не должно было работать (см. мифы, кторые мы разоблачили); никогда не экономьте на качественных и мощных Wi-Fi адаптерах (в таком случае экономия на антенне и кабеле выйдет боком) и, наконец, верьте в то, что Вы делате!

Статья моего камрада Dron`tа:
http://people.overclockers.ru/Dront1/record21

С удовольствием выслушаем Ваше мнение в отдельной ветке конференции.

Duster
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают