Heatmap Erstellung Umsonst & Draußen Festival

Zielsetzung

Im Rahmen des Umsonst & Draußen Festivals sollte erstmals eine Ausleuchtungskarte einer größeren Freifunkinstallation erstellt werden. Zielsetzung war zum einen die Evaluierung und Validierung des geplanten Aufbaukonzepts, zum anderen die (visuelle) Darstellung der Performance von verwendeter Freifunk-Hardware und Software (FF Firmware).

Messhardware

• GNS 2000 GPS/GLONASS Empfänger [1]
• Lenovo Flex 2-14
• Netzwerkkarte: Intel(R) Dual Band Wireless-AC 3160

Messsoftware

• VisiWave Site Survey v4.0.7 (30 Tage Evaluation Version) [2]

Ablauf

Zunächst erfolgte die Erstellung eines geeigneten Google Earth Screenshots des Festivalgeländes, sowie die Einmessung der VisiWave Software auf diese Karte. Zusätzlich wurde die Baud Rate in den VisiWave Optionen vergrößert, um die Positionsgenauigkeit zu erhöhen.

Des Weiteren wurden manuell die Routerstandorte in Form der grauen Routersymbole [siehe Schaubild] eingetragen. Diese dienen der Software als Näherungspunkte bzw. zur Berechnungsgrundlage.

Anschließend wurden in mehren Etappen systematisch die Ausleuchtungszonen gemappt. Aufgrund des unwegsamen Geländes und zu Gunsten der Messgenauigkeit geschah dies zu Fuß.

Ergebnissauswertung

• Wegstrecke betrug laut Software 6639 Meter
• Die Datenbasis umfasst 4475 Messpunkte
• Die Auflösung (=Entfernung Messpunkt zu Messpunkt) betrug ~1,46 Meter
• Die vermessene Ausleuchtungsfläche betrug 123789 Quadratmeter

Statisik
* Channels Seen (% of AP Readings)
  1 (19.1%), 5 (12.1%), 9 (14.8%), 12 (9.3%), 13 (5.3%), 36 (9.3%), 40 (8.3%), 44 (12.1%), 48 (9.8%)
  
* Data Rates Seen (% of AP Readings)
  72Mbps (10.8%), 130Mbps (13.5%), 144Mbps (45.7%), 217Mbps (15.3%), 300Mbps (14.8%)

Dies ist ein Auszug. Die vollständigen Reports hängen an [siehe Downloads].

Zu beachten ist, dass die Software auch passiv snifft. Das heißt die vollständige Datenbasis bezieht sich auf den Report in welchem der sog. „Kanal 0“ mit aufgeführt ist. Hiermit sind Signale gemeint die sich im Grenzbereich der Ausleuchtung befinden und so schwach sind (über -100dBi), dass lediglich eine SSID gesehen wird, nicht jedoch der Kanal oder die MAC-Adresse. Der Rückkanal war hier also praktisch zu keiner Zeit gegeben. Um dieser für die Aus- und Bewertung wichtigen Unterscheidung Rechnung zu tragen, wurden 2 Reports angelegt. Einer mit „Kanal 0“ und einer ohne.

Schaubild

Zum Vergrößern bitte Klicken.

Dies ist eine Skizzierung der Lage und wurde mit Erläuterungen versehen. Die Orginal VisiWave Site Survey Dateien sind unter [Downloads] zur Verfügung gestellt. Hiermit sind im Einzelnen und in Kombination mit der 30 Tage Trailversion der VisiWave Software nochmals detalliertere Betrachtungen möglich, insbesondere in Hinblick auf gemessene Werte an einzelnen GPS Messpunkten.

Um sich einen Eindruck der topographischen Gegebenheiten und des Festivalgeändes zu machen, empfehle ich den Blog-Artikel http://freifunk-stuttgart.de/2015/08/15/36-ud-freifunk-und-viel-sonne/ sowie diese Bildergallerie: u_d_impressionen.7z

Nummerierung:

1. Waldrandgebiet: -80dBi und schlechter. Kein Rückkanal durch Bäume möglich.
2. Verschattungszone von vertikaler Phalanx aus Aktionsständen, ausgehend von westlicher M2 Nanostation Bühne.
3. 300 Meter von FF Router Standorten - siehe auch Punkt 6.
4. Ungenauigkeiten von GPS/GLONASS: Der tatsälich zu Fuß abgelaufene Pfad, befand sich auf dem Fußweg der mit dem weißen Pfeil gekennzeichnet ist. Generell haben wir insbesondere in Waldnähe oder in Häuserschluchten Messabweichungen von bis zu 30 Metern. Auf das Mappen hat dies im Einzelfall aber nur eine relative Bedeutung. Hier hätte situativ eine längere Verweildauer am Standort ggf. eine exaktere Positionsbestimmung ermöglicht. Der Impact wäre in Zukunft mit der Software zu ertesten. Siehe auch [Randbemerkungen].
5. Standort, an welchem mit dem Smartphone noch problemlos eine Internetverbindung bestand.
6. Tote Berechnungszonen. Zum Zeitpunkt der Messung, bestand in diesem Bereich natürlich ein Signal.
7. Von der Software errechnete wahrscheinliche Routerstandorte. Wie man insbesondere hier sieht, ist dies in der Praxis sehr unzuverlässig. Außer an diesem Standort auf der Karte hätte sich doch noch ein heimlicher Freifunkrouter befunden.
8. Standort direkt vor der Bühne. Der bepfeilte Strahlenkegel welcher südlich gerichtet so markant strahlt, stammt von einer M2 Nanostation.

Frequenzvergleich 2,4 Ghz vs. 5 Ghz

Vergleichsanimation

2,4 Ghz Band

5 Ghz Band

Randbemerkungen

• Stand heute ist VisiWave die einzigste Wlan Heatmapper Software die zum einen mittels GPS automatisiert tracken kann und zum anderen keine an die jeweilige Software gedongelte spezifische Hardware benötigt. Dies bedeutet man kann einen herkömmlichen Laptop benutzen.
• Einen Impact auf die GPS/GLONASS Genauigkeit bzw. auf die Emfangsempfindlichkeit des Wlan-Netzwerkinterfaces welches zur Messung diente, hatte sicherlich auch das Wetter. Dieses schwankte im Messzeitraum zwischen Sonnenschein und Gewitter. Nichtsdestotrotz haben die Messungen ergänzenden Charakter gehabt.
• Gemessen wurden Freifunkrouter auf 2,4 Ghz sowie auf 5 Ghz - jeweils reduziert auf die gesetzlichen Sendeleistungsbeschränkungen.
• Die SSID „freifunk-backbone“ ist eine WPA2 Verbindung und daher nicht inkludiert. Alleinig „Freifunk“ SSIDs wurden gemappt.
• Der systemische Aufbau der Freifunk Installation zur Orientierung:

Perspektiven

• Mapping mittels mit GPS/GLONASS Empfänger und Wlaninterface ausgerüsteter Drohne (Multicopter)
• Dreidimensionales Mapping zur plastischen (öffentlichen) Darstellung und Ausbauoptimierung
• Softwareevaluierung welche 3D Mapping ermöglicht

Downloads

Umsonst&Draußen Heatmap VisiWave Site Survey

Umsonst&Draußen Report mit Kanal 0 VisiWave Site Survey

Umsonst&Draußen Report ohne Kanal 0 VisiWave Site Survey

Links

[1] http://www.visiwave.com/index.php/ScrInfoProducts.html

[2] http://www.gns-gmbh.com/index.php?id=233&L=4