Archiv der Kategorie: Funkfeuer

APRS iGate über HAMnet mit pymultimonaprs

Seit kurzem habe ich bei mir im 3. Wiener Gemeindebezirk am Dach meines Wohnhauses (ca. 8. Stock) – unter anderem – folgendes Equipment installiert:

IMG_4834Der Raspberry und DVB-T-Stick sind in einem Outdoor-Gehäuse verbaut.

Mit diesem Setup möchte ich einen APRS iGate realisieren, also eine Konfiguration, mit der APRS-Pakete auf der europäischen APRS-Frequenz 144.800 MHz empfangen und dann weitergeleitet werden. Die Weiterleitung soll primär über HAMnet erfolgen und nur im Fehlerfall oder bei nicht-Verfügbarkeit meiner HAMnet-Anbindung direkt ans einen APRS-IS-Tier2-Server (vgl. http://www.aprs2.net/)  ins Internet übertragen werden.

Voraussetzung

Als Voraussetzung sollte die RTL-SDR-Software und Treiber am Raspberry bereits installiert sein. Der Vorgang ist unter anderem hier beschrieben: http://thardes.de/raspberry-pi-als-sdr-server/

Weiters habe ich mittels GSM-Netz den Raspberry kalibriert und so die Ungenauigkeit meines Sticks festgestellt: 26 ppm. (vgl. ua. http://www.rtl-sdr.com/how-to-calibrate-rtl-sdr-using-kalibrate-rtl-on-linux/)

Installation

Die iGate-Software pymultimonaprs installiere und hole ich von GIT:

cd ~
sudo apt-get install python2.7 python-pkg-resources
git clone https://github.com/asdil12/pymultimonaprs.git
cd pymultimonaprs
sudo python2 setup.py install

Ich erstelle ein Startscript:

sudo cp pymultimonaprs.init /etc/init.d/pymultimonaprs
sudo chmod +x /etc/init.d/pymultimonaprs
sudo update-rc.d pymultimonaprs defaults

Um in das APRS-IS-Netzwerk Pakete zu übertragen, ist ein Passwort erforderlich, das sich aus dem Call ableitet und errechnet werden muss:

cd ~/pymultimonaprs
./keygen.py CALLSIGN
Key for CALLSIGN: 31983

Konfiguration

Nun passe ich die Konfigurationsdatei /etc/pymultimonaprs.json an. Fertig konfiguriert sieht sie so aus:

{
        "callsign": "OE1SCS-10",
        "passcode": "20123",
        "gateway": [
                "aprs.oe2xzr.ampr.at:14580", "44.143.40.90:14580",
                "aprs.oe1.ampr.at:14580", "44.143.10.90:14580",
                "aprs.oe6xrr.at.ampr.org:14580", "44.143.153.50:14580",
                "aprs.oe7xgr.ampr.at:14580", "44.143.168.68:14580",
                "44.225.41.232:14580",
                "44.225.42.181:14580",
                "euro.aprs2.net:14580"],
        "append_callsign": true,
        "source": "rtl",
        "rtl": {
                "freq": 144.800,
                "ppm": 26,
                "gain": 46,
                "offset_tuning": false,
                "device_index": 0
        },
        "alsa": {
                "device": "default"
        },
        "beacon": {
                "lat": 48.19060,
                "lng": 16.38670,
                "table": "/",
                "symbol": "-",
                "comment": "RXonly APRS iGate",
                "status": {
                        "text": "Raspberry Pi mit RTL Stick",
                        "file": false
                },
                "weather": false,
                "send_every": 1800,
                "ambiguity": 1
        }
}

Ich habe für meinen Call OE1SCS den Suffix -10, auch SSID genannt, gewählt, der lt. APRS SSID-Erklärung für „internet, Igates, echolink, winlink, AVRS, APRN, etc“ gedacht ist.

Im Eintrag „gateway“ habe ich eine Liste an APRS-IS Gateways eingetragen. Die Liste wird bei jedem Neustart von pymultimonaprs vom ersten Eintrag neu abgearbeitet. Ich habe also die Gateways, die ich bevorzuge, an den Anfang geschrieben. Die meisten iGates besitzen sprechende DNS-Namen. Ich will jedoch nicht von einem funktionierenden DNS-Dienst abhängig sein, daher trage ich die IP-Adressen ein. Damit dort nicht nur kryptische HAMnet-IP-Adressen (beginnen mit 44.) stehen habe, habe ich in der gleichen Zeile den DNS-Namen zusätzlich hinterlegt, zB.:
„aprs.oe2xzr.ampr.at:14580“, „44.143.40.90:14580“

Der Dienst versucht 120 Sekunden die APRS-iGates zu erreichen. Nach 120 Sekunden meldet er ein Timeout und probiert den nächsten iGate. Sollte das Netzwerk nicht verfügbar sein oder der iGate-Server am eingestellten Port nicht antworten, wartet pymultimonaprs das Timeout nicht ab, sondern probiert unmittelbar den nächsten iGate in der Liste.

Hier ein Beispiel aus meinem Logfile:

Jan  2 10:53:42 roofpi pymultimonaprs: connecting... 44.225.42.181:14580
Jan  2 10:53:42 roofpi pymultimonaprs: Error when connecting to 44.225.42.181:14580: '[Errno 101] Network is unreachable'
Jan  2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: connecting... 78.47.75.201:14580
Jan  2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: connected
Jan  2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: # aprsc 2.0.18-ge7666c5
Jan  2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: login OE1SCS-10 (PyMultimonAPRS 1.2.0)
Jan  2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: # logresp OE1SCS-10 verified, server T2EISBERG
Jan  2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: sending: OE1SCS-10>APRS,TCPIP*:=4811.4 N/01623.2 E-RXonly APRS iGate
Jan  2 10:53:51 roofpi pymultimonaprs: sending: OE1SCS-10>APRS,TCPIP*:>Raspberry Pi mit RTL Stick

Mittels „append_callsign“: true, gebe ich an, dass mein Call in den APRS-Pfad bei der Weiterleitung ans iGates dazugefügt werden soll.

im Abschnitt „rtl“ wähle ich die Frequenz 144.800 MHz als europäische APRS-QRG, gebe meine Ungenauigkeit des Sticks (26 ppm) an, die ich vorher gemessen habe und wähle einen Gain von 46. Offset-Tuning lasse ich unbenutzt und da ich nur einen DVB-T-Stick am Raspberry habe, lasse ich den device-index bei 0.

im Abschnitt „beacon“ konfiguriere ich die eigene, regelmäßige, Aussendung meiner „Station“:

Ich gebe die eigenen GPS-Koordinaten an, wähle als Darstellungssymbol ein Haus, gemäß dieser Tabelle:
http://www.aprs-dl.de/?APRS_Detailwissen:SSID%2BSymbole
Ganz unten bei diesem Link kann man die Symboltabelle als PDF runterladen!

Ich wähle einen statischen Text für „comment“ und „status„, außerdem übertrage ich im Moment keine Wetter-Informationen. Ich möchte, dass meine Aussendung alle 30 Minuten übertragen wird (30 Minuten * 60 Sekunden = 1800 Sekunden).

Um meine Positionen nicht 100%ig genau im APRS darzustellen, habe ich die „ambiguity“ auf „1“ gesetzt. Das verringert die Genauigkeit meiner GPS-Position um 1/10 Grad-Minute. Dadurch wird meine APRS-Position auf aprs.fi mit dem Hinweis „Position ambiguous: Precision reduced at transmitter by 1 digits, position resolution approximately 185.2 m.“ zB. so dargestellt:

aprs-ambiguous
meine Station wird bewusst mit einer Ungenauigkeit von ca. 185 Metern in dem violetten Feld angezeigt. Das Feld weist darauf hin, dass die Position nicht exakt ist.

Damit wäre alles konfiguriert und über das Kommando

/etc/init.d/pymultimonaprs start

habe ich den Dienst gestartet.

Die Funktion kann man über das Logfile /var/log/syslog rasch prüfen. Unmittelbar nach dem ersten Start war meine Station auf aprs.fi sichtbar: http://aprs.fi/info/a/OE1SCS-10

Erfahrungen, Tipps & Tricks

Zuverlässigkeit des USB-Sticks

Ich habe den Dienst einige Tage laufen gelassen. Nach zirka zwei Tagen habe ich folgende Fehlermeldung im Logfile gehabt. Auch über „dmesg“ war das Problem sichtbar:

Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.021653] usb 1-1.3: usbfs: usb_submit_urb returned -121
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.022123] usb 1-1.3: usbfs: usb_submit_urb returned -121
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.022580] usb 1-1.3: usbfs: usb_submit_urb returned -121
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.023041] usb 1-1.3: usbfs: usb_submit_urb returned -121
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.023968] usb 1-1.3: USB disconnect, device number 4
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.260292] usb 1-1.3: new high-speed USB device number 6 using dwc_otg
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372309] usb 1-1.3: New USB device found, idVendor=0bda, idProduct=2832
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372335] usb 1-1.3: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372353] usb 1-1.3: Product: RTL2832U
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372369] usb 1-1.3: Manufacturer: Generic
Dec 30 21:23:34 roofpi kernel: [ 2139.372386] usb 1-1.3: SerialNumber: 77771111153705700

Es hat sich also der USB-Stick verabschiedet „usb 1-1.3: USB disconnect, device number 4“ und sofort wieder neu verbunden. Damit war natürlich ein Neustart des pymultimonaprs nötig, damit dieses wieder korrekt lauscht. Leider war es damit nicht getan und der Fehler ist wenige Minuten später wieder gekommen. Ich habe das ein paar Mal wiederholt und schon befürchtet, dass der Stick vielleicht kaputt ist. Ein Reboot hat die Situation aber entschärft und nun läuft der Stick wieder seit 2 Tagen stabil.

APRS-Meldungen der ISS

Mit einem einfachen Hack, der unter anderem hier beschrieben wird, soll es möglich sein, neben der primären APRS-Frequenz 144.800 MHz auch die APRS-Frequenz der Raumstation ISS zu empfangen. Diese sendet auf 145.825 MHz. Natürlich können diese Meldungen nur gehört werden, wenn sich die ISS in Reichweite befindet. Es gibt zahlreiche Webseiten im Internet, mit denen der Zeitpunkt der nächsten Überflüge der ISS am eigenen Standorts berechnet werden kann.

Leider hat sich dieser Hack bei mir nicht bewährt: mein Stick schafft es kaum noch APRS-Meldungen zu decoden, wenn er auf beide Frequenzen hört. Die Qualität nimmt rapide ab. Woran es genau liegt, kann ich schwer sagen. Ich habe aber die Vermutung, dass es am Squelch liegt, der bei dieser Konfiguration genutzt werden muss: das Programm rtl_fm, das dem Empfang der Pakete übernimmt, funktioniert ohne Squelch, sofern man nur auf einer QRG hört. Wenn man mehrere QRGs angibt (144.8, 145.825, …) muss ein Squelch-Wert angegeben werden. Ich habe zwar 1 als kleinsten möglichen Wert konfiguriert, vermute aber, dass der Squelch bei APRS-Paketen zu spät reagiert und daher viele Pakete nicht vollständig gehört werden. Sobald ich nur auf 144.8 ohne Squelch höre, empfange ich wieder viel mehr Pakete und alles scheint zu funktionieren.

Ein anderer Benutzer hat ähnliches erlebt: „I was unable to scan both 144.39 and 145.825 and decode the packets reliably.“ (http://www.algissalys.com/amateur-radio/raspberry-pi-sdr-dongle-aprs-igate)

Wetter- & Telemetriedaten übertragen

(Edit: ich habe in einem separaten Artikel hier mittlerweile die Übertragung von Telemetriedaten beschrieben…)

pymultimonaprs kann auch Wetterdaten mitsenden. Ich habe leider keine Wetterstation, möchte aber Telemetriedaten meines Raspberry Pi 2 übermitteln. Dazu kann man ein JSON-File erstellen, das diesem Format entspricht (Quelle: https://github.com/asdil12/pymultimonaprs/blob/master/README.md):

You can set weather to a json-file. eg: "weather": "/path/to/weather.json",

If you don’t want do send weather date, just leave it on false.
This will be read in like the status-file and can look like that:

{
    "timestamp": 1366148418,
    "wind": {
        "speed": 10,
        "direction": 240,
        "gust": 200
    },
    "temperature": 18.5,
    "rain": {
        "rainlast1h": 10,
        "rainlast24h": 20,
        "rainmidnight": 15
    },
    "humidity": 20,
    "pressure": 1013.25
}
  • timestamp is seconds since epoch – must be included
  • wind
    • speed is in km/h
    • direction is in deg
    • gust is in km/h
  • temperature is in °C
  • rain
    • rainlast1h is in mm
    • rainlast24h is in mm
    • rainmidnight is in mm
  • humidity is in %
  • pressure is in hPa

The timestamp must be included – everything else is optional.

Meine Idee wäre, die Temperatur & Spannung des Raspberry Core zu übermitteln, die mittels des Kommandos „vcgencmd“ ermittelt werden können. Details siehe hier: http://elinux.org/RPI_vcgencmd_usage

Ich müsste also ein JSON-File erstellen, in das ich

  • den aktuellen UNIX-Timestamp angebe,
  • bei temperature die Ausgabe von „vcgencmd measure_temp“
pi@roofpi ~ $ vcgencmd measure_temp
temp=27.2'C

Damit übertrage ich zwar nicht die Daten des Wetters, sondern die Temperatur der CPU, aber ich kann das zum Testen mal so machen.

Es würde sich auch anbieten, andere Telemetriedaten mitzusenden, wie zB. die Spannungen der Elemente des Raspberry:

pi@roofpi ~ $ vcgencmd measure_volts core
volt=1.2000V
pi@roofpi ~ $ vcgencmd measure_volts sdram_c
volt=1.2000V
pi@roofpi ~ $ vcgencmd measure_volts sdram_i
volt=1.2000V
pi@roofpi ~ $ vcgencmd measure_volts sdram_p
volt=1.2250V

Für die Spannungen ist kein Feld in den Wetterdaten vorgesehen. Man könnte diese Daten also über die „status„-Aussendung übermitteln. Dazu ändert man im Konfig file (/etc/pymultimonaprs.json) im Bereich „status“ folgendes:

"status": {
 "text": false,
 "file": "/tmp/aprs-status.txt"
 },

In die Datei /tmp/aprs-status.txt schreibt man nun eine Zeile, die man als Status aussenden will, beispielsweise:

Raspberry Pi mit RTL Stick core_temp=27.2'C core_volt=1.2000V sdram_c_volt=1.2000V sdram_i_volt=1.2000V sdram_p_volt=1.2250V

Ideen für weitere Werte, die man aussenden könnte:

  • uptime
  • clock-speeds von core, arm und anderen Modulen im Raspberry
  • uvm…

Ich habe mittlerweile die Übertragung der Telemetriedaten in einem eigenen Artikel beschrieben.

Aktivieren von radvd am Ubiquiti Edgerouter für IPv6 Prefix Delegation

Ich nutze immer noch gerne und erfolgreich den Ubiquiti Edgerouter X SFP als Router in meinem LAN.

Da ich über Funkfeuer ja auch IPv6 nutzen kann, möchte ich das nun in meinem LAN einrichten und offizielle IPv6-Adressen (ohne NAT) den Endgeräten zuweisen.

Die IPv6-Adressen an den Interfaces lassen sich ja problemlos über das Webinterface konfigurieren. Aber es gibt im Webinterface keine Möglichkeit zu stateless oder stateful IPv6-Adressvergabe (zB. über DHCPv6 oder radvd). Dazu muss man kurz über SSH einloggen und die Kommandos textbasiert eingeben.

Routing ist ja praktischerweise aufgedreht. Dass alles funktioniert, habe ich getestet, indem ich meinem PC eine IPv6-Adresse aus meinem LAN-Bereich statisch vergeben habe. Zugriff auf Webseiten über IPv6 hat sofort klaglos funktioniert.

Also habe ich mit diesen zwei Zeilen rasch radvd auf dem LAN-Interface (bei mir eth1) aktiviert:

configure
set interfaces ethernet eth1 ipv6 router-advert prefix ::/64
set interfaces ethernet eth1 ipv6 router-advert radvd-options "RDNSS 2001:4860:4860::8888 {};"
commit
save

…und schon bekommen Geräte (teilw. sogar ohne neu verbinden zu müssen) IPv6-Adressen vergeben und nutzen IPv6!

Testen kann man das schnell über einen Aufruf auf http://ip6.me – dort wird die IPv6-Adresse angezeigt, falls man über IPv6 hinsurft. Falls eine IPv4-Adresse aufscheint, funktioniert etwas mit dem IPv6 noch nicht und das Endgerät ist selbstständig zu IPv4 zurückgekehrt.

Mit dem Thema IPv6 Firewall sollte man sich noch auseinander setzen, falls man nicht möchte, dass intern plötzlich alles über öffentliche IPv6-Adressen erreichbar ist…
Einen Vorschlag dazu gibt es zB. hier: https://community.ubnt.com/t5/EdgeMAX/1-6-DHCPv6-PD-with-RDNSS-on-Telenet-in-Belgium/td-p/1100485 Dieses Beispiel hat bei mir einwandfrei funktioniert, um eingehende Verbindungen abzulehnen:

configure
set firewall ipv6-name WANv6_IN default-action drop
set firewall ipv6-name WANv6_IN description 'WAN inbound traffic forwarded to LAN'
set firewall ipv6-name WANv6_IN enable-default-log
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 10 action accept
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 10 description 'Allow established/related sessions'
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 10 state established enable
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 10 state related enable
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 20 action drop
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 20 description 'Drop invalid state'
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 20 state invalid enable
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 30 action accept
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 30 description 'Allow IPv6 icmp'
set firewall ipv6-name WANv6_IN rule 30 protocol ipv6-icmp

set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL default-action drop
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL description 'WAN inbound traffic to the router'
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL enable-default-log
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 10 action accept
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 10 description 'Allow established/related sessions'
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 10 state established enable
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 10 state related enable
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 20 action drop
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 20 description 'Drop invalid state'
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 20 state invalid enable
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 30 action accept
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 30 description 'Allow IPv6 icmp'
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 30 protocol ipv6-icmp
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 40 action accept
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 40 description 'allow dhcpv6'
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 40 destination port 546
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 40 protocol udp
set firewall ipv6-name WANv6_LOCAL rule 40 source port 547
commit
save

Danach gehören die Einstellungen noch auf die Interfaces gebunden:

configure
set interfaces ethernet eth0 firewall in ipv6-name WANv6_IN
set interfaces ethernet eth0 firewall local ipv6-name WANv6_LOCAL
commit
save

Ein Test aus dem Internet (zB. Portscan vor dem Setzen der Regeln in Vergleich zu nachher) hat ergeben, dass die Ports nun von außen nicht angesprochen werden können.

Ubiquiti EdgeRouter X mit PPTP Server und lokaler Authentifizierung

Der Ubiquiti EdgeRouter X SFP sieht nach dem perfekten Gateway für meinen Funkfeuer-Zugang zu Hause aus!

Aufgrund der mipsel-Architektur und den debian-Images als Basis der EdgeRouter-Serie besteht die Möglichkeit, die mipsel-Pakete für olsrd und olsrd-plugins manuell nachzuinstallieren und somit das Routingprotokoll für Funkfeuer direkt mitlaufen zu lassen. Dies funktioniert wunderbar für IPv4 und IPv6!

Außerdem ist das Gerät als softwarebasierter 6-Port-Router (5 + 1 SFP) mit PoE-Unterstützung auf 5 Ports ideal für zu Hause und ich kann einzelne Antennen auch direkt mit Strom versorgen.

PPTP Server

Aber nun zu PPTP. Vorab: PPTP ist wohl das unsicherste VPN-Protokoll, das man wählen kann. Es ist aber auch das am einfachsten zu konfigurierende und bei Windows direkt konfigurierbar (= ohne etwas installieren zu müssen).

Bei den folgenden Schritten habe ich mich stark an diesem Youtube-Video orientiert: https://www.youtube.com/watch?v=XqFcPv2lfDI

Die Konfiguration erfolgt über die Kommandozeile, also per SSH oder indem man in der Weboberfläche (GUI) auf „CLI“ klickt.

configure
set vpn pptp remote-access authentication mode local
set vpn pptp remote-access authentication local-users username meinbenutzer password meinpasswort

Die letzte Zeile wiederholt man für alle Benutzer, denen man Zugang gewähren möchte.

set vpn pptp remote-access client-ip-pool start 192.168.1.81
set vpn pptp remote-access client-ip-pool stop 192.168.1.89
set vpn pptp remote-access outside-address 78.41.113.xxx
set vpn pptp remote-access dns-servers server-1 192.168.1.1
set vpn pptp remote-access dns-servers server-2 208.67.222.222

Einige Firewall-Regeln gehören noch gesetzt:

set firewall name WAN_LOCAL rule 30 action accept
set firewall name WAN_LOCAL rule 30 description allow_PPTP
set firewall name WAN_LOCAL rule 30 destination port 1723
set firewall name WAN_LOCAL rule 30 log disable
set firewall name WAN_LOCAL rule 30 protocol tcp
set firewall name WAN_LOCAL rule 40 action accept
set firewall name WAN_LOCAL rule 40 description allow_PPTP_GRE
set firewall name WAN_LOCAL rule 40 log disable
set firewall name WAN_LOCAL rule 40 protocol GRE

Mit den folgenden Kommandos wird die Änderung aktiviert und gespeichert. Mein erster Test war danach sofort erfolgreich!

commit
save

Test mit Windows 7

Auf meinem Windows7-PC habe ich sofort ein VPN hinzugefügt:

  1. Systemsteuerung -> Netzwerk und Freigabecenter
  2. Neue Verbindung oder neues Netzwerk einrichten
  3. Verbindung mit dem Arbeitsplatz herstellen
  4. Die Internetverbindung (VPN) verwenden
  5. Internetadresse: meine externe IP bzw. Hostname des EdgeRouters
  6. Zielname: frei wählbar, zB. „PPTP EdgeRouter“
  7. Benutzername & Kennwort eingeben, so wie die Authentifizierungsinfo am EdgeRouter programmiert wurde; es muss keine Domäne angegeben werden.
  8. auf „Verbinden“ klicken. Fertig!

Ich war sofort verbunden. Als IP-Adresse habe ich eine IP aus dem konfigurierten Pool erhalten! Internetsurfen war möglich! Ich habe meine IP über http://ip4.me überprüft und dort scheint die externe IP des EdgeRouter auf. Ich bin also über das PPTP-VPN und den EdgeRouter im Internet!

Erfahrungsbericht Ubiquiti Unifi

Unsere Wohnung ist ja gar nicht so groß. Aber da wir zwei Wohnungen verbunden haben, ist der Wohnbereich so großzügig verteilt, dass ein Access Point nicht zuverlässig alle Zimmer versorgen kann.

Ich habe also am Anfang einen zweiten Access Point aufgestellt und gehofft, dass ich es in der ganzen Wohnung ins Internet schaffe. Das hat auch soweit funktioniert. Leider fangen die Probleme an, wenn man sich in der Wohnung bewegt und den Bereich des derzeit aktiven APs verlässt. WLAN hat nämlich die Eigenschaft, dass es so lange eine Verbindung zum bestehenden AP hält, bis diese wirklich unbrauchbar wird. Erst dann ermitteln die Endgeräte den stärksten AP neu und verbinden sich dorthin. Auch bei gleicher SSID hat der Übergang nicht besser funktioniert.

Damit klappt zwar üblicherweise das Surfen im Internet, aber ein VoIP-Call bricht beim Herumwandern in der Wohnung ab.

Controller

Aus dem Firmenumfeld kenne ich WLAN-Lösungen, die zentrale Server (= Controller) einsetzen, um alle Access Points inkl. der verbundenen Clients zu verwalten und die Verbindung von Netzwerkseite her optimieren, wenn ein Client einen besseren Access Point nutzen sollte.


Update Dezember 2016: mittlerweile gibt es modernere Access Points, als ich in diesem Beitrag beschreibe. Ich habe dazu einen anderen Blogbeitrag verfasst und würde empfehlen, eher ein Produkt der moderneren UAP AC-Serie zu wählen, falls dieser Artikel zu einer Kaufentscheidung herangezogen wird.


Nachtrag Jänner 2017: mittlerweile sind auch 802.11ac-fähgie Geräte im leistbaren Segment für Außeninstallationen erschienen, die ich in einem separaten Artikel vorstelle. Diese Geräte eigenen sich auch gut für den Innenbereich.


Bei der Suche nach einer Lösung für meine Wohnung bin ich auf die Unifi-Produktreihe von Ubiquiti gestoßen. Ubiquiti ist mir als günstiger aber zuverlässiger Hersteller bereits aus meinen HAMnet– und Funkfeuer-Erlebnissen bekannt und meine bewährten Händler haben die Geräte zu guten Konditionen lieferbar.

Im Folgenden beschreibe ich das endgültige Setup, das sich eigentlich erst Schritt für Schritt (Gerät für Gerät) entwickelt hat.

Zero Handoff & Unifi Controller

Bei Unifi hat mich besonders die Zero-Handoff Funktion interessiert. Damit verspricht Unifi die oben beschriebene Funktionalität, die ich von Controllern kenne, auch ohne zentralen Controller! Klingt nach Zauberei, ist aber dadurch zu erklären, dass die Access Points permanent miteinander in Kontakt stehen und so jeweils eine aktuelle Sicht auf die gesamte WLAN-Umgebung und die verbundenen Geräte haben. Ein zentraler Controller ist somit nicht notwendig. Natürlich ist die Voraussetzung, dass die Access Points im selben Netzwerksegment platziert werden.

Das heißt: zum Einrichten der Lösung, muss man die Software vom zentralen Controller schon einmalig installieren (zB. am Laptop). Die SW ist für Linux (zB. auch als .deb-Paket), Windows und Apple-Produkte frei zum Download verfügbar: https://www.ubnt.com/download/.

Für den Betrieb der Lösung ist der Controller nicht erforderlich, außer man möchte etwas Ändern/Umkonfigurieren oder Statistiken sammeln (zum dauerhaften Sammeln muss der Controller auch permanent laufen).

Ich habe den Controller auf einer dedizierten Virtuellen Maschine auf meinem VMWare ESXi unter Ubuntu Linux LTS dauerhaft in Betrieb. Beim Einbinden der Paketquellen in Ubuntu gibt es drei Möglichkeiten:

  • stable: am weitesten verbreitet, nur stabile und bewährte Software- & Firmwarestände. Sicher die richtige Wahl für den produktiven Einsatz.
  • rapid: Software, die sich bereits länger als Beta bewährt hat, sich aber noch nicht für „stable“ eignet. Hier hat man einen guten Kompromiss zwischen neuen Funktionen und stabiler Software.
  • beta: Testversionen

Ich habe mich für „apt-get install unifi-rapid“-Variante entschieden und damit gute Erfahrungen gemacht.

Access Points

UAP LR an der Decke montiert
UAP LR an der Decke montiert

Nachdem ich eine preiswerte Lösung für die Wohnung gesucht habe, habe ich mich für die UAPs entschieden, die nur im 2,4 GHz-Bereich arbeiten. Das ist aus Performancesicht natürlich nicht ideal, weil der ganze 5 GHz-Bereich nicht abgedeckt ist, aber für uns vollkommen ausreichend, auch weil die nächstgrößere Variante mindestens das dreifache gekostet hätte.

Ich habe also folgende Geräte gekauft:

UAP einfach oben auf's Kastl gelegt
UAP einfach oben auf’s Kastl gelegt

Der UAP Access Point hat etwas mehr als € 50,- gekostet. Der LR schon 30% mehr. Das war übrigens keine gute Investition: gemäß regulatorischer Auflagen darf das WLAN-Equipment maximal 100 Milliwatt (mW) EIRP aussenden, das sind bekanntlich 20 dbm. Der UAP schafft max. 20 dbm und der UAP LR schafft 28 dbm. Das dürfte auch der wesentliche Unterschied für die „Long Range“-Angabe sein. Wenn man nun dem Controller mitteilt, dass sich diese Installation in Österreich befindet, lassen sich alle Geräte mit maximal 20 dbm konfigurieren. Das LR-Feature fällt somit flach. Daher: lieber einen UAP mehr kaufen als UAP LRs, bei denen man die Leistung sowieso nicht nutzen sollte.

Ubiquiti PicoStation zur Versorgung des Gartens
Ubiquiti PicoStation zur Versorgung des Gartens

Die PicoStation habe ich im Fenstersims außen montiert und funktioniert im ganzen Garten wunderbar. Leider haben meine Fenster eine Dämpfung von 15-20 db, wodurch das Gerät nur schlecht in der Wohnung erreichbar ist. Aber für indoor habe ich ja die UAPs.

Die Access Points kann man übrigens gar nicht direkt konfigurieren. Sobald man den Controller installiert hat, loggt man im Portal das erste Mal ein und findet im Menüpunkt „Access Points“ die Geräte, die der Controller über Broadcast/Multicast im lokalen Netzwerksegment gefunden hat. Diese kann man nun „adoptieren“, wie es bei Ubiquiti heißt.  Bei Bedarf werden die Access Points im Hintergrund automatisch auf die aktuelle Firmware aktualisiert. Die Firmware kommt übrigens mit der Controller-Software mit. Wenn man ein Update installiert, wird bei Bedarf auch automatisch angeboten, die Access Points zu aktualisieren.

Die PicoStation ist hier eine Ausnahme, weil sie eigentlich kein Unifi-Produkt ist, sondern aus der Ubiquiti-AirMax-Reihe stammt. Mit einem einfachen Update wird aus dem Gerät allerdings ein Unifi-Device, das dann vom Controller erkannt, eingebunden und künftig mit Updates versorgt wird.

Konfiguration

Im nächsten Schritt konfiguriert man ein Profil mit den gewünschten WLAN-Netzen (SSIDs) und weist das Profil dann einem oder mehreren Access Points zu. Bis zu 4 SSIDs kann ein Access Point bedienen.

Map in Unifi Controller mit den Access Points
Map in Unifi Controller mit den Access Points

Ich verwende zu Hause drei Netze, die über VLANs getrennt sind. Alle Access Points hängen an einem TPLink TL-SG3424. Mein internes Netz wird nativ an die Access Points übergeben. Das würde ich auch so empfehlen, damit das automatische Erkennen über den Controller funktioniert. Meine zwei anderen Netze werden als VLAN getaggt übergeben. Die Konfiguration ist somit:

  1. VLAN native mit meiner internen SSID und WPA2 zur Kommunikation mit meinem LAN und dem Internet,
  2. VLAN 44 als SSID „hamnet“ mit WPA2, per VLAN vom Internet getrennt, und
  3. VLAN 2 als SSID „guest“ als Gästenetz für direkten Internetzugang.

Ein Gästenetz zu haben ist mir sehr angenehm, weil in meinem internen Netzwerk mittlerweile so viele Dienste über DLNA (zum Sharen von Urlaubsfotos zu den Fernsehern, etc.) laufen und ich nicht will, dass jeder Besucher unkontrolliert in unseren Urlaubserinnerungen blättern kann. Über das Gästenetz wird einfach nur ein guter Internetzugang zur Verfügung gestellt. Außerdem verwende ich es als Testnetz, zB. wenn’s darum geht IPv6 im LAN zu aktivieren. Solche Funktionen bekommt als erstes das Gästenetz…

Für HAMnet ist es auch fein, eine eigene SSID zu nutzen. Ich bin da schon auf einige Probleme draufgekommen, die andere vielleicht nicht bemerken: die meisten Benutzer verbinden das HAMnet mit ihrem internen Router. Dadurch kann man sowohl ins HAMnet als auch ins Internet, ohne neu verbinden zu müssen. Dadurch funktioniert aber auch zB. die DNS-Auflösung über’s Internet, während man im HAMnet ist. In diesem Zusammenhang ist mir schon öfters aufgefallen, dass einzelne Seiten im HAMnet nicht ordentlich funktionieren oder Darstellungsprobleme haben, weil sie Teile des Contents aus dem Internet laden. Wenn man sich also nur im HAMnet, ohne Internetzugang bewegt, ist man meiner Ansicht nach erst wirklich sauber im HAMnet unterwegs.

Liste der aktuell verbundenen Benutzer im Unifi Controller
Liste der aktuell verbundenen Benutzer im Unifi Controller

Ich habe also das Profil mit den drei SSIDs, die jeweils auf VLANs abgebildet werden, per Software mit den Access Points verknüpft und 2 Minuten später waren die SSIDs verfügbar und die ersten Geräte haben sich verbunden! Voila! Fertig!

Kurz zwei Nachteile zu Zero-Handoff

Die Lösung funktioniert wunderbar und ich bin sehr glücklich, viele Vorteile einer controllerbasierten Lösung, vor allem Zero-Handoff, um wenig Geld auch zu Hause nutzen zu können. Zwei Nachteile möchte ich anmerken. Das sind keine groben Probleme, aber ich möchte es erwähnen:

  1. bei jeder Konfigurationsänderung ist immer der gesamte WLAN-Verbund (alle Access Points mit allen SSIDs) für 2-3 Minuten offline und die Endgeräte werden getrennt. Das ist notwendig, da ja ohne Controller alle Access Points ihre Konfigurationen und Stati gegenseitig austauschen müssen, bevor sie einen Zero-Handoff-Dienst anbieten können.
  2. nachdem das Zero-Handoff-Feature auf der Netzwerkseite passiert und das Endgerät gar nicht mitbekommt, dass es von einem Access Point zu einem anderen roamt, müssen alle APs den gleichen WLAN-Kanal nutzen. Damit ist natürlich ein Aufteilen auf mehrere Kanäle, wie es üblicherweise gemacht wird, nicht möglich. Das kann sich negativ auf den Datendurchsatz bzw. die Airtime auf diesem Kanal auswirken.