Как радиопланирование позволяет снизить расходы на Wi-Fi сеть
Радиопланирование — основа любой Wi-Fi–сети. Именно на этом этапе могут появиться ошибки, которые принесут наибольшие убытки и риск несанкционированного доступа в сеть. Рассмотрим способы снижения этих рисков и расходов на развертывание сети Wi-Fi.
Радиопланирование или радиочастотное планирование — это комплекс мероприятий по выбору оптимальной конфигурации беспроводной сети. Сюда относится анализ распространения радиоволн в зоне действия будущей сети, выбор диапазона Wi-Fi, мест установки точек доступа, коммуникационного оборудования, тестовая настройка. Сложное радиопланирование, например в масштабах предприятия с несколькими тысячами пользователей, может выполнить лишь команда специалистов. Но даже при построении Wi-Fi–сети в пределах небольшого офиса необходимо знать основы радиочастотного планирования.
Мне нужна консультация. Свяжитесь со мной.
Емкость сети
Требования к емкости сети (количеству абонентов на заданной площади) известны изначально, но обычно это является главной проблемой. Сегодня все чаще беспроводные сети востребованы в зонах с высокой плотностью клиентских устройств. Это торговые центры, офисные здания, метро, центральные улицы городов и т. д. При этом общая пропускная способность одной точки доступа Wi-Fi делится на всех пользователей. Обычно одна точка доступа с общей скоростью около 1 Гбит/с при смешанном использовании стандартов 802.11b/g/n и 802.11ac обеспечивает доступ в сеть для 50-60 пользователей.
Таким образом, покрытие беспроводной сети в настоящее время отошло на второй план. Более важным параметром является емкость сети, то есть способность обеспечить множество пользователей высокой скоростью подключения. От точки, которая покрывает сетью весь офис, но не обеспечивает доступ для всех пользователей, нет толку.
Это важный момент, который влияет на выбор конфигурации сети и ее конечную стоимость. В частности, при применении обычных более дешевых «офисно-домашних» точек доступа Wi-Fi с всенаправленными антеннами понадобится около сотни точек доступа для 3000 пользователей. При этом неизбежно будут проблемы с помехами и скоростью подключения. В то же время полторы сотни более дорогостоящих точек доступа с узконаправленными антеннами могут обеспечить высокоскоростное подключение 30 000 пользователей.
Российские требования к сети Wi-Fi стандарта 802.11ac
В последние годы наметилась тенденция к уменьшению зон покрытия и наращивания емкости каждой соты точки доступа. Например, новый стандарт Wi-Fi 802.11ac из-за использования частот 5 ГГц имеет меньшее покрытие, но более широкий канал и емкость сети.
Распространение сигнала и специальное ПО
Распространение радиосигнала беспроводной сети — ключевой параметр, радиопланирования. В идеале сеть Wi-Fi должна строиться на минимальном количестве единиц оборудования для снижения стоимости всей сети и уменьшения задержек при обмене данными и повышения надежности связи. Для определения характеристик и количества оборудования используют анализ распространения сигнала на заданной площади, где требуется сеть.
Современные сети Wi-Fi обычно многоканальные и используют частоты 2,4 ГГц и 5 ГГц. Частота 2,4 ГГц имеет лучшую проницаемость, то есть в помещении распространяется дальше, но при этом имеет меньше каналов (до 14) и, соответственно, емкость сети. Частота 5 ГГц имеет до 23 каналов, надежнее работает на открытых пространствах, но при этом радиус действия в помещении меньше.
Распространение сигнала Wi-Fi зависит от множества факторов, прежде всего материалов, из которых сделаны предметы на пути сигнала
Максимальное качество сигнала достигается, когда выбран правильный частотный диапазон, и в радиусе действия Wi-Fi–сети нет сетей, работающих на тех же каналах. Поэтому необходимо спроектировать сеть таким образом, чтобы в ней было минимум мертвых зон без покрытия. Но и перекрывающихся сигналов двух точек доступа также по возможности следует избегать.
Наиболее распространенный способ построить такую сеть — с использованием практического радиопланирования. Специалист крепит точку доступа в разных местах и замеряет уровень сигнала в разных зонах на предполагаемой площади покрытия. Такой способ называют «точка доступа на палке» (AP-on-a-stick), потому что часто точки доступа ставят на переносной штатив, имитируя крепление под потолком. Используя Wi-Fi тестер можно замерить уровень сигнала и определить мертвые зоны.
Проведение радиообследования в Москва-сити
В некоторой степени, оценить качество покрытия можно при помощи смартфона, используя бесплатные приложения, такие как Wi-Fi SweetSpots, SpeedFlex, Wifi Analyzer.
Они способны измерить уровень сигнала и оценить скорость приёма и передачи. Некоторые из них (ViStumbler — бесплатный софт для ПК) способны методом перебора каналов связи выбрать наименее загруженный помехами.
Простые приложения помогают быстро определить качество сигнала Wi-Fi с помощью смартфона или планшета
Приложения для смены каналов Wi-Fi — самый простой способ решить проблему помех
Профессионалы используют специальное оборудование, такое как тестер Wi-Fi–сети Fluke Networks AirCheck. Это портативный прибор, который помогает быстро проанализировать загруженность сети, найти нестабильность соединений, неисправные и неавторизованные точки доступа, выявить помехи, проверить настройки безопасности и т. д.
Портативные тестеры Wi-Fi-сигнала существенно облегчают работы по радиопланированию и настройке сети
Для сложных объектов, например стадионов, торговых центров или крупных предприятий, необходима сложная комплексная работа. Сначала сеть строится на виртуальной модели, а затем смоделированное расположение точек доступа тестируется на реальном объекте с помощью «точки доступа на палке».
Во время теоретического (виртуального) радиопланирования с помощью специальных программных пакетов, к примеру таких как Fluke Airmagnet Survey Pro, создается карта помещения, здания со всеми стенами, перекрытиями, дверями и т. п. Затем на получившейся цифровой карте расставляются виртуальные точки доступа, и программа создает диаграмму Wi-Fi–сети. Диаграмма наглядно показывает уровень сигнала в каждой точке помещения. Остается только проверить результаты моделирования в нескольких точках и развернуть сеть. Это экономит время, поскольку можно еще до выезда на объект составить список потенциально проблемных мест и предварительно оценить требуемую конфигурацию сети.
Виртуальное радиопланирование позволяет избежать грубых ошибок начальных этапах радиопланирования и снижает расходы на развертывание сети
Теоретическое планирование снижает издержки на проектирование сети. В частности, для многоэтажного объекта с одинаковой конструкцией ярусов обычно достаточно провести моделирование всех ярусов и практическое радиопланирование одного из ярусов. Таким образом можно сэкономить на высотных работах с привлечением подъемника или промышленных альпинистов.
Выбор оборудования
Важный результат радиопланирования — выбор правильного оборудования для Wi-Fi–сети. Обычно предварительно ясно, какой тип оборудования будет применяться в данной беспроводной сети. Однако радиопланирование может внести свои коррективы. Иногда в нужном месте нет розетки для питания точки доступа или требуется использование направленной антенны, чтобы избежать выхода сигнала за пределы здания. В больших открытых помещениях (open-space офисы, залы ожидания) бывает много пользователей с разными правами доступа и клиентскими устройствами на частотах 2,4 ГГц, но без 5 ГГц и наоборот. При этом несколько точек доступа еще и создают помехи друг другу.
В итоге иногда требуются специализированные решения, например такие как двухполосная точка доступа Edimax CAP1200. Она имеет увеличенное покрытие, встроенный сервер RADIUS, поддерживает частоты 2,4 и 5 ГГц, а также сразу несколько SSID и до 50 пользователей одновременно.
Сложные задачи нужно стремиться решать наиболее простыми и эффективными способами, например при помощи специализированных решений
Таким образом, главный смысл радиопланирования — оптимизировать расходы на Wi-Fi сеть. Т.е. обойтись минимумом оборудования и построить сеть с максимальной производительностью (исключив взаимное влияние точек, выбрав оптимальные радиоканалы и места установки). Сегодня планирование Wi-Fi–сети является скорее искусством, чем точной наукой. Почти в каждом случае требуется поиск нового решения и тщательное обследование местности.
Практические советы
Для большого количества пользователей на малой площади (стадион, торговый центр)
желательно делать выбор в пользу большего количества точек доступа с пониженной мощностью, нежели меньшего количества более мощных приемопередатчиков сигнала Wi-Fi. Особенно это касается зон, где большинство клиентских устройств — это смартфоны и планшеты с батареями и передатчиками небольшой мощности. Более мощный передатчик точки доступа создает большее покрытие, но снижает емкость сети и доступность для мобильных устройств. Примеров таких ошибок множество: часто в офисе смартфон показывает максимальный уровень сигнала Wi-Fi, но потеря пакетов приводит к постоянным проблемам с работой в сети.
Размещайте точки доступа как можно выше. Это снижает уровень помех и не потребует перестройки сети в случае незначительной перепланировки помещения или перестановки мебели. Сегодня большинство производителей Wi-Fi-оборудования стараются сделать свои устройства привлекательными по дизайну, чтобы их не приходилось прятать в шкафах или под гипсокартоном.
Не рекомендуется «склеивать» каналы связи с 20 ГГц до 40 ГГц с целью повышения пропускной способности сети. Это отнимает частотное пространство у соседей, снижает емкость сети и создает дополнительные помехи. Впоследствии это может стать причиной дополнительных расходов. Если нужна высокоскоростная передача больших файлов, лучше протянуть проводную сеть Ethernet.
При планировании сети следует обратить внимание на производительность активного сетевого оборудования. Желательно иметь гигабитный канал для всех портов, иначе даже самые дорогие и совершенные точки доступа не смогут предотвратить катастрофическое падение скорости доступа и простой сети. Экономия на коммутаторе — распространенная ошибка, которая часто появляется на этапе планирования сети Wi-Fi.
Ещё одна частая ошибка — недостаток мощности электропитания, передаваемого от коммутатора к точке доступа по протоколу POE. В отличие от IP-телефонов и web-камер, Wi-Fi точки доступа потребляют существенно больше. Для точек стандарта AC как правило традиционного POE 802.3ah (до 15 Вт) недостаточно. Требуется использовать коммутаторы с поддержкой POE+ 802.3at (до 30 Вт). Также надо оценивать POE бюджет (сколько мощности коммутатор может отдать) и ни в коем случае не превышать данные значения. Мощность POE может существенно падать на длинных кабельных участках (более 60 метров от коммутатора). В этом случае желательно предусмотреть розетку 220 В для подключения электропитания через штатный адаптер 220 вольт.
На крупных и сложных объектах радиопланирование следует проводить, когда сооружение еще «в бетоне», то есть до прокладки коммуникаций. Например на открытых площадках с большим скоплением людей нормы строительной безопасности могут запрещать штробление каналов под кабели и укладку кабеля поверх бетона. Если каналы и ниши под точки доступа не были предусмотрены заранее, возникнет серьезная проблема, которая выльется в большие расходы.
По возможности следует предусмотреть принудительную работу клиентских устройств на более эффективных частотах 5 ГГц. Частоты 2,4 ГГц уже перегружены и имеют недостаточно каналов для работы в сетях большой емкости. В то же время необходима поддержка частот 2,4 ГГц для старых устройств.
При радиопланировании обязательно необходимо учесть современные требования к безопасности. Сегодня это забота не только администратора сети, но и ее проектировщика. Прежде всего необходимо обеспечить минимальный выход сигнала за пределы требуемой зоны покрытия. Это затруднит работу хакеров, пытающихся проникнуть в беспроводную сеть «с улицы». Для этого необходимо провести детальное теоретическое радиопланирование с тщательными тестами на местах. Там, где опасность «утечки» сигнала высока, нужно использовать точки доступа с направленными маломощными антеннами. В некоторых случаях (склады с роботами, управляемыми по Wi-Fi, торговые центры, предприятия, стадионы, университеты и т. д.) следует предусмотреть защиту от Wi-Fi-глушилок. Подавления сигнала можно избежать с помощью современных аппаратных анализаторов спектра, которые обнаруживают помеху и переводят точку доступа на другой канал. Если к защите сети предъявляются повышенные требования, меры по ее обеспечению следует предусмотреть на этапе радиопланирования.
Мне нужна консультация. Свяжитесь со мной.