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Technik/Richtfunk/Richtfunk-Konzept.page

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+Grundlegendes
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+Dieses Richtfunk-Konzept ist sehr eng an das von [Freifunk Hamburg][ffhh] angelehnt - besten Dank für die Vorarbeit :)
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+Das hier dargestellte Konzept hinsichtlich der Vergabe von VLANs/MACs/IP-Adressen unterstützt maximal:
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+- 255 Richtfunknoten/Standorte
+- 15 Richtfunkverbindungen je Standort
+- 32 Sektorantennen je Standort
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+Das Konzept ist auf das derzeitige Layer-2-Mesh (mit B.A.T.M.A.N.) von Freifunk Dortmund ausgelegt, sieht aber bereits eine weitere/parallele Nutzung für andere Routingkonzepte (z.B. Layer-3-Mesh) vor.
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+Mittelpunkt jedes Richtfunkknotens ist ein "Kernrouter" mit Freifunk-Firmware, der über einen oder mehrere Richtfunkstrecken eine Mesh-Verbindung zu anderen Richtfunkknoten aufbaut, und gleichzeitig über optionale Sektorantennen das Mesh (und auf 2.4 GHz zusätzlich das Client-WLAN) im Nahbereich verteilt.
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+Richtfunkknoten
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+"Richtfunknoten" oder kurz "Knoten" meint die Gesamtheit aller an einem Standort zusammengeschlossenen Geräte wie
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+- Switch
+- Router
+- Richtfunkantenne
+- Sektorantenne
+- ...
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+(Achtung, der Begriff "Antenne" ist eigentlich irreführend, da es sich nicht nur um die reine Antenne sondern um vollwertige Router handelt.)
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+Die Benennung der Knoten erfolgt nach dem Schema FF-DO-BB-*Standort*, wobei "BB" für "Backbone" steht, und *Standort* eine eindeutige Bezeichnung des Standortes ist, z.B. "LA" (Langer August) oder "leibnizstr8" (Leibnizstr. 8).
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+Der Knotenname wird an vielen Stellen als Präfix für die Benennung der einzelnen Komponenten verwendet, z.B. für die Hostnamen der verschiedenen Geräte am Standort.
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+Zur strukturierten Vergabe der VLAN-IDs und IP-Adressen erhält jeder Richtfunkknoten zudem eine eindeutige Knotennummer n mit 1 <= n <= 255.
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+Geräte am Richtfunkknoten
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+An jedem Knoten sind verschiedene Geräte im Einsatz und miteinander verbunden.
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+Switch
+------
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+Es muss mindestens ein managebarer Switch vorhanden sein, der die anderen Komponenten untereinander verbindet. Je nach Standort kann es sich um ein Gerät mit oder ohne POE-Funktion zur Speisung der angeschlossenen Router/Antennen handeln.
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+Benennung: *Knotenname*-sw*Nummer*, also FF-DO-*Standort*-sw*Nummer* (Zählung beginnt bei 1)
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+Kernrouter
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+Hierbei handelt es sich um einen normalen Gluon-Router mit Freifunk-Firmware, allerdings mit angepasster Netzwerk- und Switchkonfiguration:
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+- WAN: Mesh-VPN
+- LAN 1: Trunk-Port mit allen benötigten VLANs zum Switch
+- LAN 2: Management
+- LAN 3+4: deaktiviert
+- WLAN kann je nach Bedürfnissen des Standorts aktiv oder inaktiv sein
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+Benennung: *Knotenname*-kern, also FF-DO-*Standort*-kern
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+Richtfunkantennen
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+Die Richtfunkantennen dienen der Verbindung zweier Richtfunkknoten untereinander.
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+Es handelt sich in aller Regel um Paare von Geräten derselben Bauart, z.B. Ubiquiti NanoBeam. Ausnahmen sind Rundstrahler und die mit ihnen gekoppelten Gegenstellen.
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+Die Geräte werden jeweils mit der Original-Firmware des Herstellers betrieben.
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+Benennung: *Knotenname*-*AndererStandort*-*Gerätetyp*, also FF-DO-*Standort*-*AndererStandort*-*Gerätetyp*
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+Die Gegenstelle heißt dann entsprechend FF-DO-*AndererStandort*-*Standort*-*Gerätetyp*.
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+Jede Richtfunkstrecke erhält eine eindeutige ID >= 20, die zentral vergeben wird.
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+Sektorantennen 2.4 GHz
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+Diese Geräte dienen der Anbindung herkömmlicher FF-Knoten via Mesh, sowie der Versorgung von Clients.
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+Sie werden mit der Freifunk-Firmware betrieben, mit aktiviertem Mesh-on-WAN.
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+Benennung: *Knotenname*-*Ausrichtung*-*Gerätetyp*, also FF-DO-*Standort*-*Ausrichtung*-*Gerätetyp*
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+"Ausrichtung" meint die ungefähre Kompassrichtung, geteilt durch 10, also z.B. "18" für Süden (180°).
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+Sektorantennen 5 GHz
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+Diese dienen der Anbindung herkömmlicher FF-Knoten via 5-GHz-Mesh.
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+Wegen der DFS-Problematik werden diese nicht mit der Freifunk-Firmware sondern mit der Originalfirmware betrieben. Die Einrichtung erfolgt als Access Point, mit deaktivertem airMax. Am WAN-Port liegt das Mesh-Netzwerk an.
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+Benennung: *Knotenname*-*Ausrichtung*-*Gerätetyp*, also FF-DO-*Standort*-*Ausrichtung*-*Gerätetyp*
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+Weitere Geräte
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+Das Konzept lässt es zu, dass zukünftig weitere Geräte (z.B. Router zum Aufbau eines Layer3-Routings) am Standort betrieben werden. Siehe Abschnitt über weiter VLANs unten.
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+VLANs
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+Das VLAN-Konzept ist ebenfalls an [dasjenige von Freifunk Hamburg][ffhhvlan] angelehnt. Die VLAN-IDs sind aktuell dieselben wie in Hamburg, aber jeweils 2000 addiert.
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+Management-VLAN
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+Das Management-VLAN ist "global", liegt also an allen im Backbone verwendeten Geräten an. In den Switches muss dazu jeweils (R)STP aktiviert sein.
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+VLAN-ID: 2005
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+Mesh-VLAN
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+Dieses VLAN wird für das Mesh-Netzwerk zwischen Kernrouter und Sektorantennen verwendet. Es wird nur lokal innerhalb eines Knotens genutzt (also nicht über Richtfunk verbreitet), dennoch wird eine global einheitliche VLAN-ID verwendet.
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+VLAN-ID: 2010
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+Richtfunk-VLAN
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+Je Richtfunkstrecke wird ein VLAN benötigt, das in den beiden Richtfunkroutern sowie den zugehörigen Switches und Kernroutern eingetragen ist. Die VLAN-ID muss daher global eindeutig sein.
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+VLAN-ID: ab 2020 (2000 + ID der Richtfunkbeziehung)
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+Weitere VLANs
+-------------
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+Für zukünftige Dienste können weitere lokale VLANs sowie VLANs auf den Richtfunkstrecken eingerichtet werden, die in einem höheren Block nach demselben Schema vergeben werden (z.B. 3000 + Strecken-ID).
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+Management-LAN
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+Jedes verwendete Gerät (außer solche mit Freifunk-Firmware) erhält eine eindeutige IP aus dem Management-Netzwerk 172.24.0.0/16.
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+Die Adressen 172.24.0.1 bis 172.24.0.255 sind für die Geräte der Administratoren (Laptops etc.) reserviert.
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+Die übrigen Adressen 172.24.xxx.yyy werden nach dem folgenden Schema an die Geräte innerhalb der Richtfunkknoten vergeben:
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+- xxx ist die Nummer des Knotens
+- yyy wird an die Geräte vergeben:
+    - 0: reserviert
+    - 1..8: Switches
+    - 9..16: Router
+    - 17..31: Richtfunkantennen
+    - 32..63: Sektorantennen
+    - 64..127: weitere Geräte am Standort
+    - 128..255: reserviert
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+MAC-Adressen für Mesh-Interfaces
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+Auf den Kernroutern werden mehrere VLANs angelegt, auf denen jeweils das Mesh-Netzwerk anliegt. B.A.T.M.A.N. benötigt für jedes Interface eine separate MAC-Adresse. Diese werden nach dem folgenden Schema erzeugt:
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+de:ff:d0:bb:xx:0y
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+Dabei ist:
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+- xx die Nummer des Knotens
+- y eine fortlaufende Zahl von 0x0 bis 0xF (15), wobei 0 immer für das Mesh-VLAN 2010 benutzt wird, und 1..15 für die Richtfunkantennen.
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+Weitere Blöcke nach demselbe Schema (de:ff:d0:bb:xx:1y, de:ff:d0:bb:xx:2y, ...) können später für weitere Router eingesetzt werden.
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+[ffhh]: https://wiki.freifunk.net/Hamburg/Richtfunknetz:Ger%C3%A4tekonfiguration "Freifunk Hamburg, Richtfunk, Gerätekonfiguration"
+[ffhhvlan]:
+https://media.hamburg.freifunk.net/Grafik/Technik/Backbone-VLAN-Konzept.pdf "Freifunk Hamburg, Richtfunk, VLAN-Konzept (PDF)"