Hlavní navigace

CZFree.NET spustilo první optickou trasu

Karel Kulhavý 14. 1. 2003

Je tomu zhruba dva týdny od okamžiku, kdy pražská komunitní síť CZFree.NET přestala být čistě mikrovlnnou záležitostí a zprovozněním 800metrového spoje s jednotkami Ronja 10M Metropolis vplula do vod bezvláknové optiky (též FSO, freespace optics). V tomto článku přineseme zprávu o fyzické realizaci tohoto průkopnického spoje, stejně tak jako popis, jak probíhala konfigurace příslušných parametrů na linuxových routerech na obou koncích.

Spoj spojuje nody Deu (Anděl, provozovatel Zdeněk ‚Deu‘ Janda, Kováků 12, Praha 5) a Bakulák

(Malvazinky, provozovatel Jirka Boháč, U Mrázovky 14, Praha 5) na vzdálenost 800 metrů v západovýchodním směru. Paprsek LED vysílače Bakuláku je možno spatřit následujícím algoritmem: vystoupíme z tramvaje/metra na Andělu, jdeme na jih ulicí Nádražní směrem k autobusovému nádraží Na Knížecí a dále, po levé straně se objeví pivovar Staropramen, za ním zabočíme hned doleva do krátké uličky Pivovarská. Tam najdeme vrata s nápisem Výdej mláta (Pivovarská 1) a u nich se podíváme na západ. Uvidíme nezaměnitelné jasné ostré červené světýlko nahoře na kopci na Malvazinkách, což je vysílač ráže 130mm osazený vysokosvítivou vysílací diodou SuperFlux HPWT-BD00 od firmy Lumileds s dominantní vlnovou délkou 630nm.

Na bodě Deu je linuxový router jménem Lhasa s Pentieum 166MHz s jádrem 2.4.20 a zakompilovanými nejnovějšími wireless extensions kvůli současnému provozu mikrovlnných spojů a všesměrových přístupových bodů na témže routeru. Síťová karta, do které je spoj připojen, je 3COM 3c900 PCI Etherlink Combo, používá se AUI interface. Distribuce je RedHat 7.2.

Na nodu Bakulák je Linux 2.4.19 na Pentiu 100MHz, distribuce Debian Woody. Síťovka je stejná jako na Lhase, 3c900. Tyto 10Mbps fullduplexní síťové karty byly zvoleny pro výjimečnou kvalitu jejich fázového závěsu, který je realizován analogově s pomocí diskrétních součástek umístěných na desce karty mimo hlavní čip, což zajišťuje maximální odolnost proti nedeterministickému jitteru, který vzniká na trase za přítomnosti silného výstřelového šumu způsobeného slunečním osvětlením, nebo naopak za podmínek slabého signálu za mlhy, silné vánice, nebo zakouřením trasy kouřem/párou z vytápění budov, které se těsně pod trasou vyskytují.

Karty dále podporují plně duplexní režim provozu a jsou navrženy tak, že maximálně ulehčují kernelu práci s pakety, což se projevuje tím, že routování způsobuje menší systémovou zátěž CPU. Kartě 3c900 je podobná síťovka 3c590, která má stejně kvalitní fázový závěs, pouze se jedná o starší model z hlediska ulehčení práce s pakety kernelu, ale toto se u 10Mbps ethernetu moc nepozná, takže může být doporučena úplně stejně jako 3c900.

Na routeru na Bakuláku je driver vložen jako modul, v /etc/modules.conf je napsáno toto:

alias eth1 3c59x
options 3c59x options=1 full_duplex=1

zapíná se tím fullduplex a AUI. Pokud vkládáme modul ručně, stačí napsat

insmod 3c59x.o options=1 full_duplex=1

nebo místo insmod můžeme použít modprobe. Další informace o driverech pro modely řady 3c590/3c900 je možno získat na stránce výrobce těchto ovladačů.

Na routeru Lhasa je ovladač zakompilován přímo v jádru a nastavení síťovky bylo provedeno MS-DOSovou konfigurační utilitou, která se ke kartě dodává (lze ji stáhnout od výrobce). Tam bylo nastaveno AUI rozhraní a dělení vysílací/přijímací vyrovnávací paměti karty v poměru 1:1 (dá se nastavit asymetrické dělení jedním nebo druhým směrem podle předpokládaného rozložení zátěže, jedno se jmenuje client a druhé server, ale zde se předpokládala zhruba stejná zátěž v obou směrech). Občas nastává problém v tom, že nastavíme-li konfigurační DOSovou disketou kartu do režimu AUI, nelze zapnout fullduplex a Linux pak kartu občas jako fullduplexní neprovozuje, což se projevuje určitým packetlossem při velké zátěži. Vyřešit se to dá tak, že nastudujeme předávání kernelových parametrů driveru pomocí ether= z /usr/src/linux*/Do­cumentation, a pokud se na základě této sporé dokumentace nepodaří parametry jádru předat, nezbývá, než se spolehnout na to, že konfigurační utilita bude schopna nastavit AUI a fullduplex současně.

Co se týče rozhraní AUI, to ze strany karty samo o sobě fullduplexní je z principu, ale do fullduplexu nemusí být nastavena řídící logika karty (řízení přístupové metody – MAC, Media Access Control) a pak může nastat packet loss při velké zátěži, protože logika se spoléhá na to, že na médiu vznikne kolize, ale ona tam žádná nevznikne, neboť médium (s MAU, která je umístěna v AUI interfacu optického pojítka) je fullduplexní a tam kolize z principu nevznikají. Kdo se v této nomenklatuře rád rochtá, může si přečíst IEEE 802.3. Vznikly například zajímavé dohady, že Ronja 10M Metropolis nesplňuje specifikace IEEE 802.3, protože negeneruje kolize. To se ale podařilo vyvrátit správnými citacemi z IEEE 802.3, které v zásadě říkají, že MAU kolize hlásit nemusí v případě, že médium je fullduplexní.

Na routeru Lhasa se vyskytl ještě jeden zajímavý problém, a to vadná EEPROM daného exempláře karty 3c900, která měla za následek, že karta při startu měla vždy MAC adresu FF:FF:FF:FF:FF:FF. Tomu bylo snadno odlehčeno příkazy

ifconfig eth0 down
ifconfig eth0 hw ether 11:22:33:44:55:66
ifconfig eth0 up

, které byly napsány do startup scriptů, a tím byla při bootu síťovce přiřazena MAC 11:22:33:44:55:66. Další konfigurace pak probíhá normálně pomocí ifconfig, route a podobně. Na obou routerech ještě běží protokol OSPF, který je implementován démonem Zebra (ale IPv4 OSPF protokol umí i matfyzácký démon BIRD), který se pak stará o routovací tabulky namísto manuální konfigurace příkazem route. CZFree.NET už je značně obsáhlá síť ( v monitoru je zaneseno zhruba 140 bodů, které jsou v plném provozu, tedy zelené nebo bílé barvy na mapě), takže manuální konfigurace routovacích tabulek zde naprosto nepřipadá v úvahu. Přes optický spoj jde totiž provoz celé oblasti Malvazinky, Motol, Stodůlky, Lužiny, kde je asi 15 bodů v plném nebo testovacím provozu).

Grafy okamžité zátěže lze spatřit na prezentační stránce optického spoje Deu ↔ Bakulák. Typické zatížení je 100kbps, což činí 1% celkové kapacity optického spoje. Pro představu, co takový spoj umí: sedm uživatelů může přes něj poslouchat nekomprimovaně CD-čko přímo z mechaniky v jednom směru a sedm dalších v druhém směru. Lze přes něj pouštět bez problémů čtyři videotoky MPEG2 v DVD kvalitě, opět v každém směru nezávisle. Pokud by jeden uživatel streamoval mp3 tok rychlostí 128kbps, v každém směru by tak mohlo činit 78 uživatelů současně. Přenos souborů protokolem FTP probíhá rychlostí 1120kB/s v kaž­dém směru.

Spoj je realizován free technologií Ronja, která byla vyvíjena ve volném čase (mém ;-) ) s nulovým vnějším rozpočtem a jejíž stavební návody jsou na webu k dispozici zdarma pro každého pod licencí GPL. Model je 10M Metropolis s průměrem vysílací i přijímací čočky 130mm. Na prezentační stránce spoje je možno spatřit také fotografie, jak instalace vypadá, a fotografie ze stavby úplně od píky. Začínalo se s velkým pytlem elektronických součástek, lupami, rourami od kamen, hromadou válcovaných profilů, šrouby, matkami, plechovkami s barvou, silikonovým tmelem a silikagelem, vrtáky a plátky do pilky na železo. Pracovalo se s pájkou, vrtačkou, svěrákem, pilníkem, pilkou na železo, majzlíkem, kladivem, aplikační pistolí a štětcem. Skončilo se s deseti megabity plného duplexu a 800 metry.

Nominální dosah použitého modelu je 1 kilometr, spoj běží skrz jednu okenní tabuli s optickým útlumem 1dB, má tedy kladnou bilanci +1dB (10*log10((10­00/800)2))-1dB) nad signálem při nominálním dosahu. Na RSSI (Received Signal Strength Indicator) svorkovnicích obou přijímacích hlavic je hodnota kolem 170mV. Ručka měřícího přístroje kolem této hodnoty neustále kmitá kvůli vzdušným turbulencím, které způsobují, že přes přijímač přecházejí vlnky silnějšího a slabšího světelného signálu. Když se tyto vlnky zviditelní například na zamlženém skle, tak vypadají jako hra slunečního světla na dně moře.

Signálu je tedy dostatek, v noci byla před vysílač strčena dlaň a nezačaly vypadávat pakety (dvěma dlaněmi vedle sebe se již paprsek podařilo zastínit). Zaměřování bylo prováděno na odrazný výstražný trojúhelník z auta, protože za bodem Deu je jasně svítící Nádražní ulice a na druhé straně Vltavy Rašínovo nábřeží a Nuselský most, které poněkud znesnadňovaly vizuální kontrolu odrazu. Jemné zaměřování bylo děláno čtyřšroubovým zaměřovacím mechanismem, který je již zhruba půl roku součástí designu Ronja. Lze jej mechanicky překonfigurovat také na tříšroubový mechanismus s pryžovými bloky a samojistnými maticemi, který se vyznačuje lepším komfortem při zaměřování.

Konzole jsou přichyceny na komín a zeď 12mm hmoždinkami do cihly, datové svody jsou realizovány dvojitým 3mm nízkofrekvenčním stíněným vodičem. Na Bakuláku je zařízení za oknem, takže tam není připojeno vytápění ani karosérie tam nemusí být zatmelena a nemusí mít vytápění čočky, svody jsou tam dlouhé 25 metrů. U Lhasy mají svody 6 metrů a je v nich ještě obyčejná tenká dvoulinka na vytápění čočky.

Spoj funguje bezvadně, jediné problémy vznikají z toho, že občas padá router na Bakuláku, pravděpodobně kvůli nestabilnímu HostAPu, což je volně šiřitelné programové vybavení zajišťující softwarovou emulaci AP (Acces Pointu) na chipsetu Intersil Prism 2.5 na mikrovlnné kartě Zcomax Xi626, která je v routeru Bakulák také přítomna z důvodů dalšího šíření konektivity mikrovlnnou cestou.

Jinak vše funguje tak, jak má, k plné spokojenosti všech zúčastněných stran a vypadá to, že první optický spoj v CZFree.NET bude fungovat po dobu danou pouze fyzickou životností zařízení, protože rušení na optickém pásmu nemůže z principu prakticky nastat a šumové podmínky trasy jsou dány astronomickými a meteorologickými konstantami, které se v řádu ani stovek let prakticky nemění. Důvěru vkládanou ve spoj snad ilustruje i fakt, že anténa mikrovlnného spoje, který na lince byl před instalací bezvláknové optiky, již je na Bakuláku otočena jinam a slouží k připojení dalších bodů, takže optická linka již běží bez zálohování mikrovlnou.

Našli jste v článku chybu?

1. 2. 2003 23:52

Jabarkas (neregistrovaný)

Takhle nějak bych chtěl taky skončit :) Jen málo článků sem kdy hltal, tak jako tenhle.

31. 1. 2003 0:23

radegast (neregistrovaný)

Na ten projekt zatim neni URL, ale muzes najit fotky prototypu /kterej uz existuje /na foru czfree

R.



Měšec.cz: U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

120na80.cz: Co všechno ovlivňuje ženskou plodnost?

Co všechno ovlivňuje ženskou plodnost?

DigiZone.cz: Recenze Westworld: zavraždit a...

Recenze Westworld: zavraždit a...

Vitalia.cz: Z tohoto konopí dělají léčivé masti

Z tohoto konopí dělají léčivé masti

Vitalia.cz: Jsou čajové sáčky toxické?

Jsou čajové sáčky toxické?

Měšec.cz: Finančním poradcům hrozí vracení provizí

Finančním poradcům hrozí vracení provizí

Lupa.cz: Insolvenční řízení kvůli cookies? Vítejte v ČR

Insolvenční řízení kvůli cookies? Vítejte v ČR

Podnikatel.cz: Babiš: E-shopy z EET možná vyjmeme

Babiš: E-shopy z EET možná vyjmeme

DigiZone.cz: ČRa DVB-T2 ověřeno: Hisense a Sencor

ČRa DVB-T2 ověřeno: Hisense a Sencor

DigiZone.cz: ČT má dalšího zástupce v EBU

ČT má dalšího zástupce v EBU

Lupa.cz: Babiš: E-shopů se EET možná nebude týkat

Babiš: E-shopů se EET možná nebude týkat

120na80.cz: Horní cesty dýchací. Zkuste fytofarmaka

Horní cesty dýchací. Zkuste fytofarmaka

Vitalia.cz: Mondelez stahuje rizikovou čokoládu Milka

Mondelez stahuje rizikovou čokoládu Milka

Měšec.cz: Jak vymáhat výživné zadarmo?

Jak vymáhat výživné zadarmo?

Měšec.cz: Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Vitalia.cz: Říká amoleta - a myslí palačinka

Říká amoleta - a myslí palačinka

120na80.cz: Jak oddálit Alzheimera?

Jak oddálit Alzheimera?

Vitalia.cz: Dáte si jahody s plísní?

Dáte si jahody s plísní?

Podnikatel.cz: Chaos u EET pokračuje. Jsou tu další návrhy

Chaos u EET pokračuje. Jsou tu další návrhy