Wifi an Bord

Konzept

An Bord von Kirke wird über eine einfache und kostengünstige Anlage der Zugang zum Internet bereitgestellt. Der Vorteil dieser Anlage ist, dass man nicht auf kostspielige Datenoptionen von diversen Mobilfunkanbietern angewiesen ist. Ausserdem ist es damit eher möglich, eine Verbindung über größere Entfernungen zu einem öffentlichen WLAN-Netz (z.B. von einer Marina, eines Restaurants, Bar oder Hotels) herzustellen, als es bisher mit den Wifi-Geräten an Bord möglich war. Weiterhin ist nur ein Login am entfernten WLAN-Netz notwendig, um alle Geräte an Bord automatisch im internen WLAN-Netzwerk mit dem Internet zu verbinden.

Benötigte Komponenten

UBIQUITI Bullet M2-HP

Dies ist das Herzstück der Anlage, um sich in einem entfernten 2,4 GHz WLAN-Netzwerk anzumelden. Mit einer maximalen Sendeleistung von 25dBm bedient es die WLAN-Standards 802.11b, 802.11g und 802.11n (Preis ca. 80€)

2,4 GHz WLAN-Antenne

Folgende Merkmale sind wichtig: Zur Vermeidung von Verlusten, sollte die Antenne einen Anschluss mit einer N-Buchse zur direkten Verbindung mit dem Bullet haben. Der Antennengewinn sollte nicht grösser als 8 dBi sein, da sich sonst der horizontale Öffnungswinkel zu stark einengt, was an einem rolligen Ankerplatz die WLAN-Verbindungsstabilität erheblich beeinflussen kann. (Preis ca. 35€)

Blitzschutz

50 Ohm koaxialer Blitzschutz zur Ableitung statischer Aufladungen mit N-Stecker auf N-Buchse, zur direkten Montage zwischen Bullet und Antenne für den Frequenzbereich bis 2,5 GHz (Preis ca. 10€)

Passiver POE

Der Bullet wird über das LAN-Kabel mit Spannung versorgt. Der POE Adapter legt die Pins 4,5 auf Plus, sowie die Pins 7,8 auf Minus der Versorgungsspannung. Ein direkter Anschluss an die 12V Spannungsversorgung des Bootes ist möglich. (Preis ca. 5€)

Universalnetzteil

Der Bullet arbeitet intern mit 5 V und benötigt als Versorgungsspannung nach Spezifikation mindestens 10V Gleichspannung. Um Resets wegen Unterspannung des Bullets zu vermeiden, die aufgrund von Spannungsabfall auf dem LAN-Kabel oder Schwankungen der Bordspanungsversorgung auftreten können, empfiehlt es sich, ein universelles DC-DC Netzteil einzusetzen.  (Preis ca. 20€)

Wireless Router

Jeder handelsübliche Router wird funktionieren. Das wichtigste Auswahlkriterium für uns war, dass der Router direkt mit 12 V aus dem Bordnetz, bzw. zusammen mit dem Bullet aus dem Universalnetzteil betrieben werden kann.  Dabei fiel unsere Wahl auf den preisgünstigen Router von ASUS RT-AC51U, welcher über einen großen Funktionsumfang inclusive VPN verfügt und zudem leicht konfigurierbar ist. (Preis ca. 35€)

LAN-Kabel

Ein wetterfestes LAN-Kabel CAT 5 in entsprechender Länge für die Verbindung vom Bullet in der Mastspitze mit dem POE unter Deck. (Preis ca. 10€).

Ein weiteres kurzes LAN-Kabel für die Verbindung vom POE zum Wireless-Router liegt meist dem Lieferumfang des Wireless Router bei.

Kleinteile

Selbstverschweißendes Klebeband zur wasserdichten Installation des Bullets sowie diverses Befestigungsmaterial für die restlichen Komponenten.

Installation

Für eine große Reichweite ist eine möglichst hohe Montage der Antenne anzustreben. Jedoch hat dies nicht nur Vorteile. Neben der schlechteren Zugänglichkeit im Falle einer Reparatur, sind aufgrund des Antennenöffnungswinkels, oftmals nahe Access Points schlechter zu erreichen, als Access Points, die etwas weiter entfernt sind. Wir haben trotzdem die Montage an der Mastspitze vorgezogen, wenn auch der Vergleich mit einer Montage am Geräteträger oftmals vergleichbare Resultate erbrachte.

Konfiguration

Initiale Einstellungen am Bullet M2-HP

Um sich mit einem entfernten Access Point (AP) zu verbinden, müssen am Bullet, ausgehend von den Werkseinstellungen, einmalig einige Einstellungen vorgenommen werden.

Dazu muss ein PC über den POE direkt mit einem Netzwerkkabel zum Bullet (incl. Antenne) verbunden werden. Den Ethernetanschluß des PCs auf eine beliebige statische IP-Adresse aus dem Bereich 192.168.1.x konfigurieren. Unter Windows 10 hierzu in den Windows Einstellungen -> Netzwerk und Internet -> Ethernet -> Adapteroptionen ändern den entsprechenden Ethernet Adapter, an welchem der Bullet angeschlossen ist, auswählen und nun Einstellungen dieser Verbindung ändern auswählen. Weiter geht es wie im Bildschirmfoto beschrieben.

Mit einem Webbrowser kann nun über die Adresse http://192.168.1.20/login.cgi die AirOS-Webkonfigurationsseite aufgerufen werden. Befindet sich der Bullet noch in den Werkseinstellungen, so ist der Username und das Password jeweils UBNT.

Nur beim ersten Login kann die Sprache und das Land ausgewählt werden, letzteres legt die länderspezifischen Frequenzen und maximale Sendeleistung fest. Für den weltweiten Einsatz empfiehlt sich die Einstellung Australien, da es hier mit zulässigen 4 Watt EIRP (36dBm) keine Einschränkung in der maximalen Sendeleistung des Bullet (25dBm)gibt, und zudem alle 2,4 GHz Frequenzen (Kanal 1 – 14 ) für Verbindungen mit Access Points möglich sind. Zur Einhaltung der lokalen Gesetze ist die Sendeleistung bei der Verbindung mit einem Access Point landesspezifisch anzupassen.

Nach dem Login erscheint die MAIN Seite und in einem orangen Feld die hartnäckige Aufforderung zur Seite SYSTEM zu wechseln, um das Administrator Passwort zu ändern.

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Nun kann die eigentliche Konfiguration beginnen. Dazu die NETWORK Seite aufrufen und den Netzwerkmodus, und die WAN- und LAN-Einstellungen wie folgt anpassen:

  • Network Mode auf Router setzen
  • NAT (Netzwerkadressübersetzung) und alle dazu gehörigen Protokolle aktivieren
  • IP-Adresse in einem unüblichen Bereich für den Bullet vergeben (z.B.  192.168.67.20). Nach Speicherung der Konfiguration und Neustart des Bullets ist die AirOS-Webkonfigurationsseite nur noch unter dieser IP-Adresse zu erreichen. Sie ist ebenfalls bei der Konfiguration des Wireless-Router als IP-Adresse für das Gateway und den DNS einzusetzen.
  • DNS-Proxy und DHCP-Server aktivieren.
  • DHCP-Bereich festlegen (z.B. 192.168.67.100 – 192.168.67.254)
  • Change und Apply klicken

Die initiale Konfiguration ist nun beendet. Nach Übernehmen bootet der Bullet neu und ist nach circa 1 Minute unter der neuen Adresse (http://192.168.67.20/login.cgi) und im neuen Modus ansprechbar und bereit, um sich in einem Accesspoint einzuloggen.
Der PC muss jedoch zuvor wieder von der statischen IP auf die automatisch über DHCP bezogene IP-Adresse  zurückgesetzt werden.

Initiale Einstellungen am Wireless-Router

Um alle Geräte an Bord, kabelgebunden oder wireless, gleichzeitig mit dem Internet zu verbinden, kommt ein Wireless-Router zum Einsatz. Die meisten Router konfigurieren sich völlig selbständig, sobald der Bullet (über den POE) an den WAN-Anschluss des Routers angeschlossen wird.
Um dies zu überprüfen, muss man sich entweder kabelgebunden oder wireless mit dem Router verbinden. Öffnet sich die AirOS-Webkonfigurationsseite vom Bullet nach Eingabe der neuen Adresse (http://192.168.67.20/login.cgi) im Browser, dann sind außer den Wireless-Sicherheitseinstellungen, wie SSID und Passwort keine weiteren Konfigurationsschritte mehr notwendig.

Sollte kein Kontakt mit dem Bullet zustande kommen, müssen die Einstellungen im Router kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert werden. Dazu das Konfigurationsmenü aufrufen. Die Adresse, der Benutzername und das Passwort findet man meist auf dem Typenschildaufkleber am Router. Nach den nachfolgenden zwei Einstellungen sollte jedoch der Kontakt vom Router zum Bullet funktionieren.
1.) Betriebsmodus: Wireless-Router und
2.) den Verbindungstyp vom WAN auf Automatische IP stellen.

Verbindung zu einem Access Point aufnehmen

Verbindungen zu einem Access-Point werden auf der Seite Wireless der AirOS-Webkonfiguration eingerichtet.

Mit dem Klicken von Auswählen wird ein Suchlauf gestartet und es öffnet sich ein neues Fenster mit den Access-Points die vom Bullet momentan empfangen werden

Im obigen Beispiel soll eine Verbindung zum Access-Point WNET Gastzugang hergestellt werden. Dazu wird dieser Eintrag markiert und mit Sperre mit AP ausgewählt.

Die SSID und die MAC-Adresse wird automatisch übernommen.
Bei gesicherten Access-Points muss zusätzlich noch das Passwort eingegeben werden.
Die Ausgangsleistung ist zur Einhaltung der länderspezifischen EIRP-Grenzwerte wie folgt zu berechnen: Ausgangsleistung = Länderspezifischer GrenzwertAntennengewinn + Kabelverlust. Für Deutschland ist der EIRP Grenzwert 20dBm oder 100 mW. Bei einem Antennengewinn von 4 dBi und einem Kabelverlust von 0 dB (Antenne ist direkt am Bullet montiert) ergibt sich eine maximale Sendeleistung von 16 dBm.
Der Bullet wird nun nach Ändern und Übernehmen neu starten und versuchen die Verbindung zum gewählten AP aufzubauen.

Einige Sekunden nach Neustart ist der Bullet wieder ansprechbar, und auf der MAIN-Seite kann der weitere Verbindungsverlauf verfolgt werden. Bis die Verbindung hergestellt ist, kann es jedoch noch weitere Sekunden bis Minuten dauern. Eine erfolgreiche Verbindung ist oben rechts an der zugeordneten MAC-Adresse, der Signalstärke und der TX/RX-Rate zu erkennen. Zur laufenden Verbindung stehen auf dieser Seite ab jetzt noch viele weitere Informationen zur Verfügung.

5 Gedanken zu „Wifi an Bord“

  1. Hallo liebe/r Rita und Hartmut und Gemeinde der „Kirke-Verfolger“,
    ich habe mich lange nicht mehr zu den Abenteuern der „Kirke“ und deren Besatzung geäußert, auch wenn es bisher durchaus interessant und im wahrsten Sinne des Wortes traumhaft war.
    Was unser Hardy allerdings hier, (für mich als Laien völlig unverständliches „Zeug“), abgehandelt hat, nötigt mir genausoviel Respekt ab, wie sein seglerisches Können, seine Kenntnisse in Nautik und in der Funkkommunikation, nicht zu vergessen : Seine handwerklichen Fähigkeiten in Sachen Schiffsreparaturen ! Alle Achtung ! (Dr Schwob däd sage : Leck me am Arsch !)
    Bravo Herr Ka’leu !
    Und vergessen Sie bitte nicht, Ihre Dissertation an der Uni einzureichen.

  2. Sehr gute, bis ins kleinste Detail gelungene Dokumentation. Nur eine Kleinigkeit ist mir als Nichtelektriker noch unklar: Wie ist das mit der Erdung der Blitzschutzbox? Der Blitz lässt sich ja nicht durch so ein kleines Kästchen aufhalten. Leitet die Blitzschutzbox hinter der WIFI-Antenne weiter auf den Mast oder die Wanten und wo leiten die und andere Metallteile hin? Wie sicher ist man auf einem Boot bei Blitzeinschlag?

    1. Hallo Jürgen,
      gegen einen direkten Blitzeinschlag ist natürlich kein Kraut gewachsen. Es kann aber auch statische Aufladungen an der Mastspitze, wie z.B. das Elmsfeuer, geben. Durch diesen kleinen Überspannungsschutz werden diese zuverlässig abgeleitet, was die Elektronik im Bullet schützt. Zur Ableitung dieser statischen Aufladungen kommt ein flexibles Erdkabel mit 1,5 mm² zum Einsatz, welches direkt zum nächsten Erdungspunkt unterhalb des Mastes geht. Insgesamt haben wir 4 solcher Erdungspunkte mit direktem Wasserkontakt, an welchen übrigens das gesamte Rigg geerdet ist.
      Gruß Hartmut

    2. Super Info, vielen Dank.

      In „Jim Knopf und die Wilde 13“  erklärt Lukas, der Lokomotivführer, Jim Knopf das Elmsfeuer: Ob er sich dabei an William Shakespeares Drama „Der Sturm“ von 1611 orientiert hat, weiß ich nicht.

      Dort singt jedenfalls Luftgeist Ariel:

      „Auf dem Verdeck, in jeglicher Kajüte flammt’ ich Entsetzen; bald zerteilt’ ich mich und brannt’ an vielen Stellen; auf dem Mast, an Stang’ und Bugspriet flammt’ ich abgesondert, floss dann in eins …“  (W. S.)

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