Беспроводные технологии / [Из песочницы] Подходы к планированию и проектированию развитой сети Wi-Fi

Как показывает практика, в типовой российской действительности к Wi-Fi обычно относятся как к простой и нетребовательной технологии. И самый распространенный подход — это прикинуть необходимое количество точек доступа на глаз, заказать, а затем разбираться…
К сожалению, результаты подобного подхода плачевны, и даже с высококлассным оборудованием можно наблюдать крайне нестабильные и некачественные по уровню обслуживания в сети результаты.
С другой стороны требования к беспроводному доступу растут постоянно, растет набор тяжелых услуг, которые уже можно качественно передавать по Wi-Fi или предоставлять с использованием Wi-Fi. Значительная часть проектов уже требует разработки «по емкости», а не «по покрытию». Требуется обслуживать маломощные терминалы, например смартфоны или метки RFID.
Все это ведет к одному – необходимо уделять серьезное внимание такой важной части любого беспроводного проекта, как полевое радиообследование объекта (Site Survey). Обычно это не вызывает вопросов для сетей 2G, 3G или WiMAX, а вот Wi-Fi — «это просто» и «не стоит заморачиваться», а потом — «упс, сеть работает криво».
Начать необходимо с анализа своих текущих пожеланий и обсуждения будущего развития инфраструктуры внутри компании. Лучше, если это будет «мозговой штурм» руководителей IT-департамента, маркетинга, операций и т.п. Иначе, если решение будут принимать только «технари», то после запуска часто оказывается, что уже через пару месяцев руководство или «продавцы», увидев где-то статью о возможностях Wi-Fi, хотят это иметь и у себя, а сеть спроектирована под другие требования, и все начинается сначала (включая новое обследование объекта, проектирование, поиск мест и портов под дополнительное оборудование и т.д.).Пример вопросов для обсуждения:
— на каких частотах будет работать решение?
— в каких условиях предполагается развертывание? (план помещения, особенности строительных конструкций, высота потолков и т.п.?)
— предполагается ли работа в сложной радиообстановке? (много помех, например в машиностроительных цехах и т.п.), хотя это обязательно для проверки в ходе радиообследования объекта;
— какое количество пользователей (из них активных — единовременно потребляющих услуги) ожидается на сети?
— как будут распределяться пользователи по сети? (важно учесть возможные зоны концентрации и ожидаемое количество пользователей в этих зонах)
— какие услуги необходимо предоставлять пользователям при запуске сети и как это будет развиваться в обозримой перспективе, например:
… доступ в Интернет (на каких скоростях на пользователя, минимальные требования по полосе на границе ячейки),
… доступ к локальным ресурсам (к каким ресурсам и на каких скоростях),
… голосовые услуги (VoIP over Wi-Fi),
… потоковое видео с мультикастом,
… определение местоположения для клиентов Wi-Fi и/или меток RFID внутри помещений,
… построение развитой системы безопасности радиоэфира,
— какое клиентское оборудование будет использоваться на сети
(лаптопы, планшетные компьютеры, смартфоны, сканеры штрихкодов, метки RFID и т.п.).
— какие требования к аутентификации пользователей существуют и какие наиболее подходящие методы необходимо применять и в каких случаях? (например варианты аутентификации второго уровня на основе 802.1х или третьего с использованием, например, web-портала)
— требуется ли обеспечение Гостевого доступа и какие особенности здесь надо учесть? (например, гибкость в подходах в управлении гостевыми аккаунтами и максимально широкие возможности или максимальная простота при создании новых аккаунтов и т.п.)
— есть ли требования по эстетике в помещении, где будет работать сеть Wi-Fi? (это важно для понимания того, надо ли использовать только точки с внутренними антеннами или, если внешние антенны обязательны, то какие антенны лучше подбирать с точки зрения эстетического восприятия).
После согласования мнений о требованиях к сети и сбора всех возможных входных данных стоит проделать следующий шаг (не обязательный, но который очень облегчит будущую работу):
— выполнить оценочное планирование с помощью какого-либо программного комплекса, который позволяет учесть поэтажные планы, конфигурируемые строительные элементы (стены, двери, окна) с изменяемыми коэффициентами затухания соответствующих радиоволн, параметры на границы ячейки, типы используемого оборудования и антенн, услуги на сети и т.п. Такой инструмент позволяет построить модель, точную ровно на столько, насколько точны входные данные. Но, к сожалению, абсолютной точности входных данных нельзя обеспечить по определению, как и невозможно заложить состояние радиосреды и условия для многолучевого распространения, затухания сигналов и т.п. Поэтому к результатам работы подобного инструментария надо относиться осторожно.
Сразу возникает вопрос — тогда зачем этот шаг нужен?
Ответ: использование подобного софта позволяет делать следующее:
1. Формировать довольно качественные оценки необходимого количества точек доступа и, нередко, соответствующие красивые предложения. Но это именно оценка, а не финальные значения!
2. Создавать идеальную модель размещения точек доступа прямо на карте будущей зоны покрытия реальной сети. Эти данные можно очень эффективно использовать как основу для проведения полевого радиообследования. Можно размещать реальные точки доступа прямо в места, указанные в предварительном дизайне на карте, снимать текущие показания и тюнить идеальную модель до реальной.
Подобный программный модуль встроен, например, в известные системы управления WLAN от Cisco: WCS/Wireless Control System и новую Cisco Prime NCS/Network Control System. Кстати, эти системы есть в демо-версиях (полноценная система), доступных в течении 30 дней. Можно скачать с сайта Cisco.
Здесь уже можно обсуждать вопросы топологии транспортной инфраструктуры для поддержки предполагаемой топологии Беспроводной сети Wi-Fi, а также наличие портов сети передачи данных (лучше с поддержкой 803.3af/PoE-Power over Ethernet) в зоне покрытия и розеток 220В, если не везде доступны порты с РоЕ.
Далее, уже достаточно подготовленными, можно переходить к полевому радиообследованию. Здесь, помимо описанной информации, необходимо использовать анализатор спектра для рассматриваемого частотного участка и специальный инструментарий (ПО+радиоблок с антенной) для выполнения радиообследования. Сразу оговоримся, что крайне важно выполнять не просто пассивное обследование (Passive Site Survey) со сбором информации об уровне сигнала и т.п., а делать активное обследование (Active Site Survey), при котором постоянно передается трафик данных и снимаются показания ‘сигнал + реально достижимая скорость передачи данных’ в большом количестве точек зоны покрытия. Для генерации тестового трафика часто используется iPerf. Таким образом получается реальная картина скоростей вне зависимости от уровня сигнала, что очень хорошо, т.к. далеко не всегда работает линейная зависимость – чем выше уровень сигнала и SNR, тем больше MCS (Modulation & Coding Schema) и тем выше достижимая скорость передачи для конечных пользователей.
Инструментарий для обследования производит много компаний, например AirMagnet (поглощен Fluke Networks), Ekahau и т.п…
Важные нюансы:
— при радиообследовании важно использовать именно те точки доступа и антенны (если с внешними антеннами), которые будут использованы на реальной сети,
— при радиообследовании важно выполнять тесты с использованием самого худшего пользовательского устройства (по радио-характеристикам), которое ожидается увидеть и обслуживать на данной сети. Часто это смартфоны или метки RFID.
После завершения радиообследования выполняется:
— окончательный дизайн Беспроводной сети,
— окончательный дизайн транспортной инфраструктуры,
— окончательный дизайн (или доработки) центрального сайта всей сети,
— анализ и дизайн интеграции разрабатываемого решения с существующими системами,
— рекомендации к будущему развертыванию решения,
— уточняется количество необходимого оборудования и можно переходить к обоснованному заказу.