Vier jaar geleden pionierde de Universiteit Twente met een campusbreed draadloos netwerk. Inmiddels zijn er vele netwerken elders gevolgd. De beperkingen dringen zich echter meer en meer op. De bandbreedte is onvoldoende om op echt grote schaal toe te passen.
De Universiteit Twente heeft netwerkproblemen. Als honderd studenten in een collegezaal tegelijkertijd hun laptop openklappen om achtergrondmateriaal op te zoeken, raakt het systeem onherroepelijk verstopt.
“Kijk, dit is het gebouw waar we nu zitten”, zegt netwerkbeheerder Jeroen van Ingen, wijzend op een plaatje in Google Earth waar allerlei groene bollen in staan ingetekend. “De beelden in Google Earth zijn platgeslagen, maar de bollen, die staan voor de access points, hebben ook hoogte, zodat je kunt zien op welke verdieping ze staan. De grootte van de bollen komt overeen met het zendvermogen, de kleur met de drukte.”
In gebouw Spiegel is het niet erg druk deze ochtend, maar al schuivend over de kaart vindt Van Ingen een donkerrode bol in gebouw Horsttoren. Hij klikt de bol aan. Daar zitten dertien mensen die van het draadloze universiteitsnetwerk gebruik maken; zij doen een beroep op één van de krap 800 access points. Ongeveer de helft daarvan is al in de tool ingetekend. De rest moet in de loop van het jaar volgen.
“De tool is gebouwd op basis van cad-tekeningen van de gebouwen en gegevens uit het kadaster van het rijksdriehoeknet”, vertelt Van Ingen. “Die twee zijn op elkaar gelegd en vervolgens zijn de access points ingemeten en ingetekend. Vervolgens hebben we ze geconverteerd naar gps-coördinaten en over Google Earth gelegd. Dat lijkt misschien een wat omslachtige werkwijze, maar het is nodig vanwege de vereiste nauwkeurigheid. De luchtfoto’s van Google Earth zitten er wel eens een paar meter naast en we willen een access point exact kunnen lokaliseren als iemand meldt dat hij een probleem heeft met de verbinding.”
Blaadjes
De Google Earth-tool is een van de gereedschappen die de UT de afgelopen jaren heeft laten ontwikkelen (door studenten van de nabijgelegen Saxion Hogeschool) om het beheer van het draadloze netwerk te verbeteren. Ook de track&trace-tools zijn verbeterd, zodat bellers meteen te horen kunnen krijgen waarom de verbinding niet tot stand komt – bijvoorbeeld omdat ze een verkeerd wachtwoord gebruikten. Verder werden onder meer ‘location based services’ ingericht, zodat mobiele gebruikers kunnen zien waar de dichtstbijzijnde printer is en wie van hun vrienden zich in de buurt bevinden, als die tenminste hebben aangegeven dat ze zichtbaar willen zijn.
Ook in technische zin is het netwerk in de loop van de afgelopen jaren uitgebreid. Naast access points volgens de vroegste WiFi-standaard 802.11b zijn nu ook de a- en g-varianten in omloop. Dat is nodig om de bandbreedte te maximaliseren. Er staan immers veel access points boven op elkaar en dat maakt de kans op interferentie groot. Omdat de verschillende varianten met verschillende frequenties werken, verkleint gebruik ervan het aantal storingen.
“Her en der hebben we per kamer een access point”, zegt Jan Markslag, coördinator netwerkbeheer. “Die staan ingeschakeld op een laag vermogen. De access points buiten hebben juist weer meer vermogen, zeker in de zomer, want als de blaadjes aan de bomen komen, neemt de draagwijdte van het signaal af. Een groot voordeel op de campus is dat we de aanwezigheid van andere draadloze netwerken simpelweg kunnen verbieden. Dat is niet het geval in de binnenstad en bij het station, waar we ook enkele access points hebben.”
Alle access points kunnen vanuit een centraal punt geconfigureerd of aan/uitgezet worden. Dat laatste is nodig, omdat sommige gevoelige meetapparatuur erdoor gestoord kan worden. Bij cruciale experimenten in de laboratoria staat het netwerk dan ook regelmatig even uitgeschakeld.
Kinderziektes
Zowel de invoering als het onderhoud van het netwerk verlopen gladjes, vinden de Twentenaren. “We hebben het goed voorbereid”, zegt hoofd Telecommunicatie en Systemen Gert Meijerink. “Van tevoren hebben we de dekking per type locatie goed gedefinieerd en radiometingen gedaan om de reikwijdte van de signalen in kaart te brengen.”
De spreekwoordelijke kinderziektes zaten in het begin vooral in de clients. Niet alle netwerkkaarten werkten goed, vaak een kwestie van oude drivers die niet goed met Windows XP overweg konden. Sommige access points kregen een ander plekje voor een betere dekking. Voor toegang tot het netwerk gebruikt de UT gewoon dezelfde account die elke student of medewerker al heeft, inclusief login en password. Daarvoor hoefde dus geen nieuwe infrastructuur voor ingericht te worden.
De hardware-infrastructuur is zo uniform mogelijk: Cisco access points uit de 1200- en 1100-series volgens de 802.11a/b/g-standaard. Meijerink: “Als we nu bij nul moesten beginnen, kozen we allicht voor simpeler access points, met meer intelligentie in de switches, zodat de aansturing automatischer verloopt.”
Het gebruik van het netwerk is vooral afhankelijk van de inzet in het onderwijs. Waar dat niet gebeurt, is het gebruik sinds de invoering min of meer constant. Als opleidingen het netwerk in hun onderwijs incorporeren, leidt dat onvermijdelijk tot pieken in het gebruik en ontstaat schaarste aan bandbreedte. Meijerink: “Bij het begin van ieder nieuw collegejaar analyseren we de drukste gebouwen opnieuw.”
Uit een enquête onder de studenten bleek eind vorig jaar dat de gebruikers van het drukste onderwijsgebouw het meest tevreden zijn over de snelheid en stabiliteit van de verbinding. In twee andere onderwijsgebouwen was de tevredenheid lager. Dat verschil was vermoedelijk te wijten aan de apparatuur: op het drukste punt werd 802.11a/g ingezet, elders was dat nog de b-variant, die minder bandbreedte biedt.
“Als mensen alleen hun mail checken, volstaat een b-kaartje wel”, zegt Markslag. “Als mensen cad-applicaties gaan runnen, zoals bij de opleiding industrieel ontwerpen, wordt het tijd voor a/g. Overigens hoeven we daarvoor alleen een kaartje te vervangen, niet het volledige access point.”
WiMAX
Ondanks de tevreden gebruikers zit het netwerk inmiddels aan zijn grenzen. “Hoe je het ook wendt of keert, het maakt uit of je 100 megabit voor jezelf hebt op je desktop of 10 megabit moet delen op je laptop”, zegt Meijerink. “We zoeken wel naar vooruitgang in snelheid, maar stuiten op de grenzen van de technologie.”
De nieuwe WiFi-variant, 802.11n, heeft grote nadelen, stelt Van Ingen: “Het biedt één kanaal met heel veel bandbreedte, waardoor het andere n-kanalen en a/b/g-kanalen stoort. Het is vooral leuk voor thuis, al zullen je buren het niet leuk vinden als zij nog een b-antenne gebruiken. WiMAX is interessant, omdat het zijn eigen spectrum heeft, maar heeft weer niet zoveel bandbreedte.”
Het antwoord moet wellicht komen van onderzoek dat aan de UT zelf prominent figureert: gepulseerde netwerken. Die maken niet gebruik van een draaggolf, maar verzenden het signaal ingebed in ruis. De capaciteit is op die manier vrijwel oneindig en het energiegebruik minimaal. Hiervoor bestaan al wel wat producten – bijvoorbeeld in gebruik bij scheepswerven en andere omgevingen met te veel metaal voor signaaloverdracht in golfvorm – maar die technologie is eigendom van de makers en de UT wil, om niet afhankelijk te worden van een leverancier, alleen gebruik maken van apparatuur volgens internationale standaarden.
Met pionieren en experimenteren moet de Universiteit Twente bovendien voorzichtiger zijn dan vier jaar geleden. Meijerink: “We willen nog altijd graag testbed zijn, maar de productie mag niet in gevaar komen. Het draadloze netwerk is zo goed ingeburgerd dat we ons geen uitval kunnen permitteren.”
‘Wireless is booming’
Niet alleen universiteiten hebben behoefte aan draadloze netwerken met veel bandbreedte.
“Momenteel zijn we bezig met het aanleggen van een WiFi-netwerk in een ziekenhuis met 2000 tot 2500 access points”, vertelt Tristan van den Enden van Vosko. Zijn bedrijf heeft al een kleine honderd grotere draadloze systemen aangelegd, dat wil zeggen systemen die zich niet beperken tot een enkel gebouw. “Het tijdperk van twee of drie access points is voorbij. Die bouwen we hoogstens nog als pilots voor iets groters. Vooral in de gezondheidszorg en het onderwijs zitten onze grootste klanten.”
De belangrijkste succes/faalfactor ligt volgens Van den Enden in het storingsvrij ontwerpen van een netwerk: “Het voorwerk is het halve werk. Iedereen maakt gebruik van de 2,4 GHz-band waar de b- en g-standaard in zitten, niet alleen WiFi, maar ook bijvoorbeeld Bluetooth en magnetrons. De kans op interferentie is dus groot. Bij het ontwerp van het netwerk moet je daarom terdege rekening houden met alles wat er nog meer in de lucht is. En je moet metingen verrichten om te bepalen hoeveel access points nodig zijn.”
Naarmate draadloze bedrijfsnetwerken zich meer in de open lucht bevinden, neemt de kans op interferentie door de buren toe. Van den Ende relativeert dat gevaar echter: “Als je zoveel access points boven op elkaar hebt staan, is de reikwijdte per access point beperkt. Ook om veiligheidsredenen is het wenselijk het bereik van een netwerk zoveel mogelijk binnen het eigen terrein te houden.”
Gebruik van dergelijke netwerken voor VoIP maakt bovendien roaming belangrijker: gebruikers willen geen onderbreking van de verbinding als ze van het ene naar het andere gebouw lopen. Dat vraagt om naadloze dekking, wat het storingsvrij inplannen van de bandbreedte er niet eenvoudiger op maakt. Om die reden wordt de a-standaard steeds vaker ingezet. Die opereert namelijk in de 5,0 GHz-band, waar het nog relatief rustig is.
Opvallend is dat ziekenhuizen massaal op WiFi overstappen. Zij zijn traditioneel namelijk nogal huiverig voor storingen aan hun apparatuur. Tegenwoordig is de apparatuur wettelijk verplicht immuun te zijn voor straling tot 2,5 GHz. Onder die frequentie zitten naast de gsm ook de b- en g-standaards. Draadloze apparatuur heeft dan het grote voordeel van hygiëne. Een kabelgoot in de operatiekamer is een potentiële nestelplaats van bacteriën, een WiFi-verbinding niet.
Hoewel hij ervan overtuigd is dat de 2,4 GHz band op enig moment zo vol zal lopen dat ze onwerkbaar wordt, ziet Van den Enden voorlopig geen rem op de groei: “Wireless is booming. Na dat ziekenhuis komt ongetwijfeld nog een groter netwerk.”
