Как правильно проектировать WiFi-сеть
В сегодняшнем мире Wi-Fi чаще всего используют два подхода к планированию сети. Либо заранее задают число абонентов на одну точку доступа, а затем рассчитывают общее количество необходимого оборудования. Либо сразу расставляют точки доступа по помещениям с помощью специализированного ПО, так чтобы уровень сигнала был не ниже заданного порога (например, -65 дБм).
Давайте посмотрим, к чему приводит такое планирование. Например, у нас есть аудитория в университете, рассчитанная на 130 студентов. Исходя из логики «20 абонентов на точку» и учитывая одновременный доступ всех студентов к сети Интернет во время занятий, нам нужно установить 7 точек доступа. Все действительно просто. Не нужны больше никакие расчеты! Заказчик может радоваться — ведь за такое проектирование не нужно платить дорого, а значит можно здорово сэкономить.
Что меня всегда удивляло в таком подходе — это почему именно 20 абонентов на точку, почему не 50, не 80 или не 15? Кроме того, точки доступа бывают разными. Некоторые имеют один радиомодуль, работающий в диапазоне 2,4 ГГц, некоторые — 2 или даже 3 радиомодуля, которые можно настроить для одновременной работы сразу в нескольких диапазонах.
Теперь вернемся к нашей аудитории на 130 студентов. Предположим мы уже стали грамотными инженерами-проектировщиками сетей Wi-Fi. Мы знаем о существовании волшебного ПО, типа AirMagnet Site Survey, Ekahau Planner или TamoGraph. Возможно, мы даже зарегистрировались на сайте Aerohive и получили доступ к бесплатному онлайн-планировщику. Мы внесли план нашей аудитории в программу и расставили точки доступа таким образом, чтобы обеспечить требования к нашей сети (в любом из ПО можно изменить требования к проектируемой сети: это сеть для передачи голоса, видео, почты, веб-браузинга, или определения положения абонентских станций). Наша аудитория была достаточно большой, и умное ПО сказало, в нее требуется установить две точки доступа, чтобы обеспечить покрытие с уровнем сигнала не хуже -70 дБм (мы планируем предоставлять студентам только доступ в Интернет). Здорово, заказчик ликует — ведь теперь вместо 7 точек доступа надо купить только две. Да, надо немного доплатить за проведенное проектирование, но зато можно сэкономить на 4 точках доступа.
Проблема в том, что оба предложенных метода обманывают ожидания заказчика. Почему? Потому что в первом случае он переплачивает за недешевое оборудование, а во втором — сеть не будет выдерживать абонентскую нагрузку.
Когда 12 лет назад, еще будучи студентом, я изучал основы планирования сетей мобильной связи, я узнал о нескольких простых истинах, известных любому инженеру:
- Чаще всего именно абонентская нагрузка определяет радиус зоны обслуживания. Например, в GSM вы можете сделать радиус соты 35 км. Но кому нужна такая сота в городе или пригороде, если она сможет обслужить только 100 абонентов? Представьте — в соте площадью более 100 кв.км будет обслуживаться только 100 абонентов. Таким образом, энергетический расчет (читай установка точек доступа Wi-Fi с максимальной разрешенной мощностью), сделанный даже в специализированном и дорогом ПО, чаще всего не будет отвечать требованиям по нагрузке.
- После того как, исходя из нагрузки, определено число базовых станций (читай точек доступа), можно сделать энергетический расчет и составить частотный план, обратив особое внимание на отношения синал/шум по совмещенному и соседнему каналам (C/I и C/A).
Поэтому при планировании сетей Wi-Fi, нужно применять давно отработанный подход из области систем мобильной связи. Этот подход недавно описал один из ведущих WiFi-экспертов в мире — Andrew von Nagy, а также выложил шаблоны таблиц, по которым расчет можно сделать очень быстро.
Вернемся к нашей аудитории на 130 студентов. Что будут делать эти студенты с доступом в Интернет? Например, участвовать в онлайн-опросах (если преподаватель умеет их проводить), использовать веб-браузер, читать почту, читать и выкладывать информацию в социальные сети.
Теперь мы можем спланировать сеть. Пусть каждый из 130 студентов имеет с собой ноутбук или планшет, и использует его для доступа в Интернет.
- Планшеты (802.11n, 20 МГц, 1 поток), 65 Мбит/с, реальная скорость (TCP) 30 Мбит/с
- Ноутбуки (802.11n, 20 МГц, 2 потока), 144 Мбит/с, реальная скорость (TCP) 70 Мбит/с
- Планшеты — 1 Мбит/с / 30 Мбит/с = 3.33%
- Ноутбуки — 1 Мбит/с / 70 Мбит/с = 1.43%
- Планшеты 3.33% * 65 = 216%
- Ноутбуки 1.43% * 65 = 93%
- Всего 216% + 93% = 309%
- С учетом запаса на служебный трафик получаем 386%
- В диапазоне 2,4 ГГц работает 65% устройств,
- в диапазоне 5 ГГц — 35% устройств.
- Тогда в диапазоне 2,4 ГГц необходимо 2,5 радиомодуля,
- в диапазоне 5 ГГц — 1,35 радиомодулей.
- либо 3 точки доступа в диапазоне 2,4 ГГц и 2 точки доступа в диапазоне 5 ГГц,
- либо 3 двухдиапазонных точки доступа 2,4/5 ГГц с возможностью одновременной работы в обоих диапазонах.
Мы видим, что результаты расчета отличаются от первоначальных 7 точек доступа (правило «20 абонентов на точку»), а также от 2 точек по результатам энергетического расчета.
Только теперь мы можем спланировать размещение этих точек с помощью специализированного ПО, не забыв снизить мощность каждой из точек доступа до уровня мощности WiFi-чипа, встроенного в планшет студента.
Попрактиковаться в расчетах, а также в поработать в профессиональном ПО для проектирования сетей Wi-Fi вы можете на наших курсах (студентам предоставляется скидка 75%). Узнать подробности можно, написав на почту wireless(на)sut.ru