8 августа 2022 г.
Есть стереотип, что радиотехнология проста: она либо работает, либо нет. Принцип «чем больше точек доступа на метр квадратный — тем лучше сигнал» очень часто определяет и соответствующий подход к проектированию беспроводных сетей. Кажется, что так быстрее, надежнее, качественнее.
Мы в OCS уже более трех лет проводим радиообследование в рамках совместных проектов с партнерами и готовы развенчать мифы, связанные с дизайном беспроводных сетей, поделиться опытом и рассказать, от скольких бед и огорчений могут спасти радиопланирование и траблшутинг сети.
Что такое радиообследование?
Радиообследование — это процесс планирования и проектирования беспроводной сети, который позволяет эффективно проанализировать зону покрытия и производительность внедряемой или уже имеющийся Wi-Fi сети.
Зачем проводить?
- Выявление помех. Если на объекте находятся источники сильных помех (беспроводные камеры и цифровые мониторы, радиотелефоны, работающая техника и т. д.), то качество работы беспроводной сети может существенно упасть. Радиообследование помогает выявить и устранить эти помехи.
- Грамотный дизайн сетей. Когда мы говорим об объектах со сложной конфигурацией (склады, промышленные предприятия), при проектировании беспроводной локально-вычислительной сети (БЛВС) крайне важно учитывать металлические стены, расположение стеллажей и оборудования. В противном случае сеть не будет работать из-за переотражения сигналов (о реальных случаях, с которыми мы сталкивались, расскажу ниже).
- Производительность. Каждая точка доступа имеет ограниченный радиоресурс. Если хотим сделать сеть производительной, мы должны учитывать нагрузку клиентов на количество точек доступа, чтобы сеть могла справиться с нагрузкой.
- Корректная работа сервисов. Каждый тип сервиса требует определенного уровня сигнала Wi-Fi. Для работы видеосервиса в роуминге нужно, чтобы соседние точки доступа по границе своих зон обслуживания имели достаточно большой уровень сигнала. Если он будет низким, то произойдет деградация скорости видео, задержки таких сервисов как скайп, голосовая связь и т. д. Радиопланирование поможет избежать потерь качества при использовании сервисов. Если дизайн не делать, то мы можем построить рабочую сеть, да, — но часто «некачественную». Невозможно предсказать, насколько подобная сеть сможет обеспечивать корректную работу сервисов в динамике бизнес-процессов компании. Может произойти классическая ситуация, когда некоторые точки доступа будут перегружены, а другие — не нагружены совсем.
- Оптимизация ресурсов. Радиопланирование позволяет определить места расположения и оптимальное количество точек доступа, которое требуется для обеспечения нужного покрытия и грамотной работы сервисов. Таким образом можно избежать лишних трат при построении БЛВС и существенно повысить ее эффективность.
Какое бывает?
- Активное радиообследование. Применяется в случае сложных объектов, где мы не можем смоделировать затухания, вызванные наличием тех или иных конструкций, активного оборудования и прочими параметрами помещений и зон (чаще всего — заводов, промышленных предприятий). Мы выезжаем на объект, включаем точку доступа на излучение и замеряем все характеристики с учетом текущей обстановки, а также — динамических параметров среды для обеспечения максимальной точности. С точки зрения трудозатрат это самое объемное радиообследование, но при этом также самое точное, так как максимально точно учитывает реальную обстановку на объекте.
- Пассивное радиообследование. Замер текущей работающей сети без включения точки доступа. Применяется для анализа и траблшутинга существующей сети. Если есть работающая сеть, просто включаем адаптер и замеряем характеристики работающих точек доступа.
- Гибридное радиообследование. Суть данного метода — измерение помех без развертывания активной точки доступа на объекте. Далее c учетом измеренных помех и затухания стен и перегородок проводим радиомоделирование в программе. Здесь мы применяем не замеры включенной на объекте нашей точки, а моделируем ее радиоизлучение в программе с учетом реально замеренных помех на объекте. Этот метод менее трудоемкий, так как не требуется разворачивать комплект активного оборудования на объекте, а только прийти и пройтись по объекту и снять измерения реального радиоэфира.
4. Превентивное радиоопланирование. Проводится на «простых» объектах, где нет сторонних точек доступа, планировка помещений простая, а также известны расположение, конструктивные особенности и материал большинства несущих конструкций и перекрытий. В этом случае затухание сигнала может быть с несущественной погрешностью смоделировано в программе. Такое радиопланирование подходит для строящихся объектов, также его проводят на этапе формирования коммерческого предложения. Проводится без выезда на объект.
Рис. 3. Пример: рекомендация по расположению точек доступа и всенаправленных антенн на колонне, прилегающей к стенеКейс
Объясню важность радиопланирования на реальном примере строящегося спортивного объекта. В момент проведения радиопланирования он находился в стадии строительства, на руках у нас были только его планы. По ним в программе мы выстроили трехмерную модель объекта, на которой возможно было просчитать все, вплоть до количества людей на определенной трибуне. На основе этих данных произвели оценку и отдали ответственным за строительство готовый план: сколько должно быть точек доступа, как и где они должны быть расположены. Это дало возможность продолжить обсуждение проекта с учетом полученной информации и учесть все нюансы еще на этапе строительства.
Такой подход очень удобен, так как в нашей практике мы сталкивались с ситуациями, когда здание уже построено, и в нем отсутствовали кабельные каналы для подключения точек доступа, не было достаточного количества отверстий для проводной инфраструктуры, магистралей для прокладки каналов связи. И это серьезно затрудняло проектирование Wi-Fi сети. Такое может произойти, если радиопланирование и планирование сети делалось в отрыве от строительства или не проводилось вовсе.
Во время работы над проектом спортивного объекта мы взаимодействовали напрямую с проектировщиками, высылали им подробный план с указанием, что именно на этой балке в этом пролете должна висеть точка доступа для того, чтобы покрытие было хорошим. Под каким углом следует расположить точку, где конкретно на стене закрепить штангу — все это учитывалось заранее.
Траблшутинг
Мы поговорили о радиопланировании при построении сети. Но есть и кейсы, когда сеть уже построена, но работает плохо. Таких, увы, намного больше. В нашей практике не раз были случаи, когда люди жаловались: сеть либо работает медленно, либо зона покрытия нестабильна, либо показатели задержек и полосы пропускания крайне нестабильны.
Например, по такому запросу партнер попросил нас с коллегами съездить на склад одной крупной FMGC-компании. Так как текущая сеть была построена без учета особенностей помещения (материал стен, расстановка стеллажей, хранение товара) на отдельных участках склада не работали сканеры штрихкодов, терялась связь и телеметрия с погрузчиком. На первый взгляд все идеально: точки висят как спроектировано, но «как надо» не работает. Мы провели траблшутинг с применением адаптера со спектроанализатором, выяснили, что происходит со всей сетью и радиоэфиром, замерили зоны обслуживания, проверили мертвые зоны и выдали дальнейшие рекомендации по улучшению и оптимизации текущей сети с учетом выявленных проблем. Так, мы указали проблемные места, где необходимо установить дополнительные точки доступа, описали, какие для них нужно применить антенны, и пояснили, как это все правильно разместить. Также по существующей сети мы выявили неработающие точки либо точки, которые работали некорректно — на данном оборудовании необходимо было проверить качество кабельных сборок и антенн.
Мы составили свой личный «топ проблем, выявленных при траблшутинге»:
- Неэффективное использование стандартов связи. Старые стандарты связи: сигнал хороший, но при этом работает точка 802.11g или 802.11b. Это старые неэффективные стандарты, которые занимают весь канал и дают максимум 54Мб/с на зашумленном диапазоне 2,4 ГГц. С ними никак не получить хорошую скорость. В новых стандартах связи (802.11n или 802.11ac/ax) полосы канала используются более эффективно. Кроме того, для них возможны технологии многоантенного разнесения (MIMO). Это существенно увеличивает скорость работы и количество обслуживаемых абонентов. Также возможна ситуация, когда старый стандарт используется вместе с новым на одном канале. В этом случае для нового стандарта старый будет как помеха и в итоге приведет к деградации характеристик в новом стандарте, если они используются на одном канале.
- Проблемные зоны. Часто при траблшутинге мы выявляем «мертвые» зоны, где радиосигнал отсутствует как таковой.
- Некорректно работающее оборудование. Часто бывает, что при траблшутинге находим точку, которая висит, мигает красным и не дает сигнал. При этом пользователь уверен, что все прекрасно: висит же, мигает.
В чем секрет грамотного дизайна сети?
Почему же так тяжело грамотно выстроить сеть? Причин несколько.
Во-первых, среда, в которой передается радиосигнал, сама по себе динамическая. Загруженный склад и пустые стеллажи — это два абсолютно разных состояния с точки зрения радиообстановки. Любая перемещающаяся техника и даже металл на стеллажах создают определенные помехи. Доходит до смешного: люди при проектировании сети могут повесить точку доступа на кран и не учесть, что он при работе меняет свое положение. В нашей практике было и такое.
Во-вторых, при проектировании сети зачастую не учитывается самый главный фактор — бизнес-процессы компании и ее потребности. Недостаточно просто сказать «тут повесим точки поплотнее, тут пореже». Грамотное радиопланирование начинается в первую очередь с переговоров с ИТ-департаментом и вопросов: какие у вас абоненты, какие сервисы используете, в какой зоне вам нужно обеспечить их работоспособность. Это сбор исходных данных, без которого эффективный дизайн Wi-Fi не сделать.
При этом любая организация — это не только сотрудники. Должна быть обеспечена сеть и для гостей, курьеров с платежными терминалами. Это и имиджевая сторона организации. Wi-Fi, как и любая сеть, имеет несколько контуров: внешний и внутренний, которые, в свою очередь, тоже делятся на несколько. Этот принцип лежит в основе обеспечения информационной безопасности в кампусных сетях и позволяет обеспечить качественное предоставление сервисов разным типам пользователей. Не стоит также забывать и про технологический сегмент Wi-Fi (в том числе, обеспечивающий жизнеспособность сервисов IoT) со своими характеристиками. Для него нужен сильный стабильный сигнал, пусть и с не очень широкой полосой пропускания. Радиотехнологии, в зависимости от сферы применения в рамках одной организации, могут быть различными, поэтому и планироваться должны тоже соответствующим образом.
Кейс
В нашей практике мы часто сталкиваемся с запросами на траблшутинг сети. Так, однажды в рамках проекта было необходимо проверить сеть в многоэтажном офисном здании. Сигнал был нестабильным, в том числе, в кабинете директора. Мы замерили сеть на одном этаже — сигнала действительно не было. Но при этом на следующем этаже сигнал был отличный. Как так? Ответ простой: монтажники при установке точки над натяжным потолком просто бросили ее, причем таким образом, что «светила» она наверх. Вторая проблема оказалась в контроллере — не были активированы обновления и, как следствие, не работал радиоресурс-менеджмент. Контроллер должен был периодически сканировать все точки и перестраивать их в соответствии с загруженностью канала и помехами, но делать это перестал.
Рис. 5. Отношение сигнал/шум (SNR) Диапазон 2,4 ГГц
Можно ли делать самостоятельно?
Итак, радиопланирование и траблшутинг сети — это важно. Но реально ли сделать эту работу самостоятельно, без привлечения специалистов? Технически — да.
Каждый производитель оборудования для БЛВС прописывает для пользователей рекомендации по построению сети с перечислением всех основных параметров: какой уровень сигнала нужен для передачи голоса, какая архитектура требуется для локации. Программно-аппаратный комплекс для дизайна и траблшутинга сети также можно приобрести без проблем.
Но мало просто знать, что для работы видео в роуминге нужно сделать сеть с уровнем на границе −67dBM. Везде есть свои нюансы, контекст, актуальный для конкретной сети — об этом я рассказывал в примерах выше. А при построении сетей на режимных или промышленных объектах нужно учитывать их внутренние требования к безопасности. Помимо стандартов информационной безопасности на передающем оборудовании, проводном оборудовании и на уровне протоколов также есть методологии обеспечения безопасности на радиоинтерфейсе через правильное позиционирование радиосигнала.
Концепции построения сети важно не только знать, но и применять на практике в тех или иных условиях. Можно самостоятельно прочитать инструкции, купить ПАК и провести радиообследование, но построить эффективную сеть — задача, решение которой потребует от вас опыта практического внедрения радио-решений, а также выполнения комплексных проектов по развертыванию мультисервисных сетей передачи данных.
Итоги
Главное преимущество заложено в самой основе дизайна Wi-Fi — это рациональное использование ресурсов, в том числе, финансовых. Радиопланирование позволяет написать точное техническое задание, которое решает задачи конкретного проекта и отражает реальный механизм реализации. На выходе мы получаем не только эффективную радиосеть: это и радостные сотрудники, у которых все работает, и корректная работа видеосервисов, и грамотное использование офисной инфраструктуры (рабочих мест, переговорных, общих пространств).
Спецпроект.
Источник: Иван Перов, пресейл-архитектор, OCS Distribution