Sousedské sítě a přístup na Internet

Připojení na Internet se v posledních letech stalo stejně samozřejmou součástí vybavení většiny firem, úřadů, vzdělávacích či zdravotnických zařízení, jako je telefon či poštovní schránka. Dnes už je komunikace e-mailem rozšířenější, než třeba posílání faxů.

Při úvahách o zajištění přístupu na Internet je v první řadě potřeba si uvědomit, že Internet sám o sobě není jedním jediným bodem, ke kterému by si měli všichni budovat nějaké připojení. Internet byl vždy především propojením velkého množství počítačových sítí mezi sebou - i když typickému uživateli dial-up modemu a webového prohlížeče se to tak dnes nemusí jevit. Placený internetový provider je pouze jedním z mnoha možných subjektů, které mohou být zapojeny do Internetu - i když dnes je zcela běžné tyto dva pojmy zaměňovat.

Zatímco větší subjekty, jako jsou například velké státní úřady, vysoké školy, banky, apod. si již řadu let mohou dovolit financovat stálé připojení k internetovému providerovi pevnou linkou - ať už metalickým okruhem, optickým vláknem, nebo pomocí FWA (fixed wireless access - pevné bezdrátové připojení) - organizace s menším rozpočtem, domácnosti a malé firmy se doposud musely spokojit s připojením pomocí vytáčené telefonní linky (dial-up) a modemu, které má malou šířku pásma (laicky řečeno je "pomalé") a je zpoplatňováno na základě času stráveného připojením. První celostátně reálně cenově dostupnou a navíc rovnou mobilní alternativou vytáčeného připojení se až v roce 2003 stalo připojení pomocí mobilního telefonu GPRS. Další alternativou je ADSL Českého Telecomu - ale u této služby lze zase vysledovat zvláštní status "nedostatkového zboží" (je dostupné pouze pro zlomek zájemců), navíc je tato služba nabízena bez jednoznačně garantované kvality - a přitom za fixní měsíční poplatek. O připojení prostřednictvím kabelové televize, které dosahuje podobných technických a cenových parametrů jako ADSL se vůbec není potřeba zmiňovat, protože je k dispozici pouze malé části obyvatelstva, i když dostupnost se řídí poněkud jiným vzorcem, než u ADSL.

Ve srovnání s rychlostmi, kterých dosahuje připojení prostřednictvím GPRS nebo dial-up (desítky kbps) nebo ADSL (stovky kbps) je zajímavá rychlost komunikace v běžné lokální počítačové síti (LAN) používající technologii ethernet (100baseTX-FD): 100 Mbps oběma směry. Lokální počítačové sítě mají dosah stovek metrů, lze je v rámci jednoho objektu snadno propojovat přepínači ("switch") a směrovači (routery). Přitom po naprostou většinu času je kapacita těchto sítí naprosto nevyužitá: čas od času je po síť lehce zatížena při tisku na sdílené tiskárně, čas od času se přenáší soubor ze souborového serveru. Pokud se síť používá ke sdílení modemového připojení do Internetu (poměrně častý jev) o průměrné rychlosti 50 kbps, pak všechny připojené počítače využívají pouze 0.0005% kapacity lokální sítě. V případě větší instituce, která má např. FWA nebo metalické připojení o kapacitě 2 Mbps pak stejně všechny počítače v objektu při přístupu na Internet čerpají pouze max. 2% kapacity lokální sítě.

Náklady na budování 100Mbps lokální sítě jsou přitom dnes již naprosto zanedbatelné: cena jednoho portu v přepínači ("switch") se dnes pohybuje okolo 120 Kč vč. DPH, příslušné rozhraní je dnes přitom již nejčastěji běžnou součástí PC, a pokud není, tak dovybavení jednoho PC stojí max. 250 Kč vč. DPH. Cena kabelu vhodného pro budování lokálních sítí se pohybuje okolo 5 Kč/metr. Přitom maximální reálná rychlost 100 Mbps je až 12x vyšší než maximální teoretická,rychlost internetu přes ADSL nebo přes kabelovou televizi, která typicky činí 8 Mbps. Přitom již dnes existují i lokální sítě o kapacitě 1 Gbps - pouze pořizovací náklady jsou zatím vyšší.

Obrovská nevyužitá kapacita lokálních sítí a nízké náklady na jejich rozšiřování jsou základní myšlenkou, která stojí za rozvojem sousedských sítí: pokud by někdo dokázal jednotlivé lokální sítě efektivně a levně (a téměř zdarma z hlediska periodických fixních nákladů) propojit, tak nasdílením jejich nevyužité kapacity vznikne obrovská nikým nevlastněná síť, která se obejde bez telekomunikačních operátorů.

Pokud se někdo rozhodne vybudovat sousedskou síť, stojí před několika základními problémy. Jejich řešení se může značně lišit podle toho, k čemu a komu je vlastně sousedská síť určena, jaké mají jednotlivé zainteresované subjekty k dispozici znalosti, vybavení, rozpočet, apod.

1. Propojení jednotlivých objektů: Nejtypičtějším řešením je dnes bezdrátové spojení, přičemž největší popularitě se dnes těší zejména levná rádiová technologie Wi-Fi (802.11b, na kratší vzdálenosti i 802.11g) v bezlicenčním pásmu 2.4 Ghz a tzv. FSO (free space optics) technologie pracující s viditelným nebo infračerveným světlem. Dosah Wi-Fi v použitelné kvalitě a bez porušení norem ČTÚ je obvykle být podle hustoty spojů v dané lokalitě asi 1-10 km. Reálný dosah FSO je asi 1 km, levnější modely mají ovšem dosah často pouze stovky metrů. Největším problémem Wi-Fi je interference s dalšími zařízeními v pásmu 2.4 Ghz (ISM), které využívají například i mikrovlnné trouby. Naopak FSO spoje mají vysokou kvalitu a propustnost, ale většinou je potřeba je zálohovat pro případ zhoršených meteorologických podmínek. Rychlost Wi-Fi je obvykle daleko nižší, než deklarovaných 11 Mbps. Reálná rychlost přenosu dat bývá podle kvality spoje 3 Mbps mimo budovy s použitím kvalitních antén a 6 Mbps uvnitř místností, bez antén. Mimo budovy je obvykle potřeba nastavit poloviční rychlost média, tzn. 5.5 Mbps.

   Samozřejmě existují i profesionální FWA technologie v licencovaných pásmech, ale při stavbu sousedských sítí nebývají pro svoji vysokou pořizovací cenu běžně vyžívané. Profesionální FWA může mít dosah až desítky km, čehož často s úspěchem využívají stávající telekomunikační operátoři. Určitým mezistupněm mezi "levnými" a drahými" technologiemi by mohla být technologie 802.11h v pásmu 5.8 Ghz, která bude pravděpodobně v nadcházejících měsících celoevropsky uvolněná pro bezlicenční užití.

2. Očíslování počítačů: tzv. "veřejné internetové adresy", 32bitová čísla pro adresování v rámci tzv. protokolu IPv4, dnes poskytovatelé internetu přidělují pouze velice neradi. Adresní prostor adresovatelný těmito adresami je totiž omezený, a nelze ho jednoduše rozšířit např. přidáním další cifry k adrese, jako třeba telefonní číslo či státní poznavací značku. V budoucnosti má tento nedostatek nahradit tzv. IPv6, které bude využívat 128 bitové adresování, a u kterého při použití alespoň trochu rozumných adresních schémat jednoduše nemůže hrozit vyčerpání adresního rozsahu. Prozatím ovšem IPv6 není příliš rozšířené a řada poskytovatelů internetového připojení ho zatím nenabízí. Nejčastěji se proto používá tzv. překlad adres (NAT) a počítače jsou číslovány v rozsahu tzv. privátních sítí. Jediným realizovatelným způsobem, jak propojovat lokální sítě očíslované privátními adresami, je koordinace těchto adres mezi objekty. Zatím nejrozsáhlejším pokusem tohoto typu je sousedská síť CZFree.Net, která rozdělila největší privátní síť o velikosti 16 milionů adres mezi regiony v celé České republice: je tedy v současné době jediným projektem schopným bezplatně a přitom koordinovaně alokovat privátní IPv4 adresu pro každý počítač v České Republice.

   Řada providerů dnes nedisponuje dostatkem veřejných IP adres a připojuje svoje klienty na vlastní privátní adresy, za překlady adres (NAT). Pevně přidělená adresa je přitom poměrně důležitá pro rozvoj moderních telekomunikačních služeb, jako jsou dvoustranné či vícestranné internetové multimediální telekonference, apod. Ačkoliv technologické zázemí CZFree.Net je dnes poměrně amatérské, je tato platforma již dnes nejlépe připravena zkoordinovat nekomerční alokaci IPv4 prostoru v rámci celé České Republiky. Za CZFree.Net-privátní IPv4 adresy totiž není potřeba platit žádný poplatek, zatímco veřejné IPv4 adresy jsou mezinárodními institucemi přidělovány pouze tzv. LIR, které musí každý rok odvádět nemalý poplatek mezinárodním institucím. V českých podmínkách by tento poplatek byl pravděpodobně rozhodující složkou nákladů regionálních a sousedských sítí, pokud by se od začátku rozhodly stát LIR.

3. Internetová konektivita: může se značně lišit její zdroj, cena, potřeba šířky pásma, způsob sdílení i legálnost. Tak například ne každý internetový poskytovatel může souhlasit s nasdílením nebo dokonce přeprodáváním konektivity, přeprodejce konektivity by si dále měl zajistit alespoň koncesi pro poskytování telekomunikačních služeb (přihlašovací povinnost na ČTÚ). Do některých lokalit nelze připojení o kapacitě např. 1 Mbps vůbec dopravit, zatimco na optické páteřní síti o kapacitě 1 Gbps může být cena jednoho megabitu tuzemské konektivity (propojovací centrum NIX) naprosto zanedbatelná. Pokud se Internet používá pouze umírněně pro prohlížení webových stránek nebo pro čtení e-mailu, lze na linku o garantované rychlosti např. 256 kbps připojit desítky uživatelů; při použití pokročilých multimediálních služeb se mohou nároky jednoho uživatel vyšplhat klidně na 512 kbps (kapacita, kterou byla okolo roku 1996 připojena do Internetu celá Česká Republika).

   V praxi se např. v lokalitě Praha 6 - Břevnov podařilo připojit pomocí sousedské sítě na linku o kapacitě 3 Mbps asi 300 počítačů v asi 200 domácnostech či firmách. Díky velmi smíšenému okruhu uživatelů (malé firmy, živnostníci, studenti s rodiči, celé rodinné domky a rodiny, ženy v domácnosti, ...), kteří se připojují v nejrůznější denní dobu a díky možnosti zvolit si individuálně požadovanou šířku pásma je zatížení sítě velmi rovnoměrné - mj. i díky tomu, že mladší uživatelé (SŠ a VŠ) hojně experimentují s bezplatným širokopásmovým připojením v rámci nezaručeného neformálního přímého propojení jednotlivých členských sítí CZFree.Net (např. hraní síťových her, diskuzní fóra, sdílení volně šiřitelného software...). Takový skutečně nekomerční provoz mimo placený prostor veřejných internetových IPv4 adres byl umožněn pouze díky dobrovolné a neziskové koordinaci CZFree.Net IPv4 adres na celém území České Republiky.

Sousedská síť se jeví jako optimální řešení přístupu na Internet na sídlištích, v družstevních, státních i soukromých činžovních domech ve všech městech a rozhodně pak ve vilových čtvrtích a v malých obcích. Umístění komunikačního zařízení na střechu lze odvodit od práva nájemníků na televizní a satelitní antény, často je ale možné se připojit dokonce i bez externí antény, jednoduše pomocí umístění komunikačního zařízení Wi-Fi za okno. Ve vilových čtvrtích, do kterých se nevyplácí investovat provozovatelům kabelových televizí, je sousedská síť často dokonce jedinou možností, a často se tam rozvine na velmi profesionální úrovni.

Jako klíčové faktory pro úspěšný provoz sousedské sítě se jeví množství připojených lidí, jejich vzájemná ohleduplnost a v neposlední řadě i použití přiměřené technologie. Pokud je síť vybudována čistě na bezdrátové technologii Wi-Fi, pak jsou možnosti jejího využití poměrně omezené, např. protože množství klientů připojených na jeden přístupový bod je omezené, apod. Proto je potřeba na sousedskou síť od začátku pohlížet jako na promyšlené optimální propojování celých objektů a domovních bloků nejvhodnější dostupnou technologií - oproti tomu přístup "nakoupím Wi-Fi AP, umístím ho na nejvyšší budovu ve městě a připojím všechny svoje kamarády / zaměstnance / studenty / žáky / zákazníky" je dlouhodobě odsouzen spíše k nezdaru, zejména vzhledem k omezené kapacitě bezlicenčního rádiového pásma, nutnosti alespoň základní koordinace použitých frekvencí, apod. Na druhou stranu - prvotní živelná fáze růstu sousedské sítě zase nevyžaduje velké investice a může těžit z provtního nadšení nově připojovaných, kteří často tímto způsobem získávají první reálně použitelné připojení do Internetu, a jsou ochotni pro rozvoj sítě ledacos vykonat - takže nakonec většinou není špatné růst sousedské sítě tím umístěním AP na nevyšší dům, kostelní věž, vodojem, silo či rozhlednu alespoň odstartovat.

Před výstavbou vlastní sousedské sítě nelze než doporučit návštěvu diskuzních fór na webových stránkách www.czfree.net, kde je k dispozici mj. satelitní mapa celé České Republiky, a kde je prakticky už pro každou větší obec k dispozici diskuzní fórum. Není problém domluvit se na využívání takového privátního IPv4 rozsahu, který umožní nekomerční propojení s podobnými sítěmi které se se stále větší pravděpodobností mohou objevit v dosahu plánované sousedské sítě, není problém zeptat se na bezplatnou radu odborníků na Wi-Fi, FSO, nebo např. operační systém Linux. Jediné, na co by nový příchozí neměl zapomínat, jsou základní pravidla slušného chování v internetových diskuzních fórech, a magické slůvko "prosím".

Jak tedy postupovat při startu vlastní bezdrátové sousedské sítě ?

1. Najděte někoho, kdo se alespoň částečně vyzná v provozu sítí (nemusí to být firma, stačí nadšenec)
2. Najděte místo, na které má dostatek lidí přímou viditelnost (vysoká střecha, komín...)
3. Nakupte Wi-Fi AP a anténu a postave směrovač ("router")
4. Zapojte se do regionálních diskzních fór CZFree.Net a zjistětě, zda kdo je regionálním koordinátorem CZFree adresního prostoru ve vašem regionu
5. Případně si můžete objednat připojení od nějakého ISP (doporučujeme udělat menší výběrové řízení)

Použité jednotky: