Наша почта:
В Москве:
РФ (звонок бесплатный):
Особенности проектирования сетей Wi-Fi для разных случаев
{ Генеральный директор в PROF-WIFI }
Арсений Синвайтес-Бринкс
Видео доклада
Презентация спикера
Особенности проектирования сетей Wi-Fi для разных случаев
Стандарт IEEE 802.11 един, но сети, построенные на его основе, универсально одинаковыми не бывают. Небольшой офис, склад с терминалами сбора данных, гостиница, операционная в клинике и цех с металлизированной пылью — это принципиально разные радиосреды и разные требования. Доклад посвящён тому, как устроен Wi-Fi на физическом и канальном уровнях, из чего складывается процесс проектирования беспроводной сети и на что необходимо обращать внимание в типовых сценариях внедрения.
Wi-Fi и IEEE 802.11: что есть что
Wi-Fi основан на протоколе, который подчиняется стандарту IEEE 802.11. При этом Wi-Fi и 802.11 — не тождественные понятия. 802.11 — это стандарт, свод правил взаимодействия, описывающий протоколы и алгоритмы; последняя его итерация насчитывает порядка 6000 страниц. Wi-Fi — торговая марка Wi-Fi Alliance, консорциума производителей оборудования, который проверяет продукты на соответствие стандарту, сертифицирует их и разрешает называть оборудование Wi-Fi-совместимым.
Wi-Fi является стандартом де-факто: его никто не навязывал сверху, он оказался удачным решением, вовремя вышедшим на рынок, и получил массовое распространение. Это принципиально отличает его от мобильных сетей, где технологии формируются регуляторами и международными организациями вроде МСЭ. Разрабатывался Wi-Fi в 1990-е годы как аналог Ethernet без проводов — его рабочим названием, по сути, был «беспроводной Ethernet».
Wi-Fi является стандартом де-факто: его никто не навязывал сверху, он оказался удачным решением, вовремя вышедшим на рынок, и получил массовое распространение. Это принципиально отличает его от мобильных сетей, где технологии формируются регуляторами и международными организациями вроде МСЭ. Разрабатывался Wi-Fi в 1990-е годы как аналог Ethernet без проводов — его рабочим названием, по сути, был «беспроводной Ethernet».
Два уровня, которые определяют всё
Как и Ethernet, Wi-Fi работает на двух нижних уровнях модели OSI — физическом и канальном. Чтобы спроектировать сеть, нужно понимать, что происходит на каждом из них.
- Физический уровень.Здесь задача — обеспечить покрытие определённого качества. Уровень сигнала на приёме должен быть не ниже заданного порога, чтобы передавать данные с нужной скоростью. Не менее важно отношение сигнал/шум (SNR): мало иметь сигнал — он должен быть кратно выше уровня шума. Аналогия проста: на оживлённой улице можно говорить громко, но собеседник рядом всё равно не услышит, потому что приходится перекрикивать шум машин.
- Канальный уровень.Здесь главенствует техника доступа к среде передачи. Wi-Fi — полудуплексный протокол: обмен двусторонний, но в один момент времени канал занимает только одно устройство — либо в аплинке (клиент), либо в даунлинке (точка доступа). Чем больше устройств работает на одном канале, тем сильнее они конкурируют за доступ к среде и тем меньше времени на передачу достаётся каждому. Арбитра, распределяющего доступ, не существует — полная демократия, где остаётся рассчитывать только на вежливость участников. Именно поэтому в основе понятий ёмкости и производительности лежат сокональные помехи (CCI) и airtime — доступное время в эфире.
Data rate — это не пропускная способность
Скорость передачи на физическом уровне определяется индексом MCS (схемой модуляции и кодирования). Значение data rate зависит от многих параметров, но прежде всего — от сложности модуляции, а сложная модуляция требует высокого уровня сигнала и высокого SNR. Отсюда и критическая важность этих двух величин.
При этом data rate — не пропускная способность. Производитель или таблица MCS обещают, например, 1700 Мбит/с, а замер iPerf показывает результат примерно вдвое ниже. Аналогия: автомобиль с максимальной скоростью 250 км/ч не проезжает путь от Петербурга до Москвы за 2,5 часа — мешают правила движения, другой трафик, повороты, разгоны и торможения. В эфире происходит то же самое. Часть airtime уходит на контрольный и управляющий трафик — передать эту сигнализацию по отдельному каналу невозможно. Ещё часть времени станция вынуждена ждать, пока эфир освободят другие станции. В результате реальная скорость одного устройства всегда заметно ниже того data rate, на котором оно способно работать.
При этом data rate — не пропускная способность. Производитель или таблица MCS обещают, например, 1700 Мбит/с, а замер iPerf показывает результат примерно вдвое ниже. Аналогия: автомобиль с максимальной скоростью 250 км/ч не проезжает путь от Петербурга до Москвы за 2,5 часа — мешают правила движения, другой трафик, повороты, разгоны и торможения. В эфире происходит то же самое. Часть airtime уходит на контрольный и управляющий трафик — передать эту сигнализацию по отдельному каналу невозможно. Ещё часть времени станция вынуждена ждать, пока эфир освободят другие станции. В результате реальная скорость одного устройства всегда заметно ниже того data rate, на котором оно способно работать.
С чего начинается проектирование
Цель и задачи.
Цель может звучать так: обеспечить автоматизацию склада за счёт беспроводной сети, которая позволит использовать терминалы сбора данных и их взаимодействие с WMS (Warehouse Management System). Задачи, вытекающие из цели: радиопланирование, выбор оборудования, проектирование, оформление рабочей документации, монтаж, настройка. Без чётких формулировок — что делается, как и в какие сроки — результата не будет: проект всегда имеет цели, нарезается на задачи и выполняется в рамках ограниченных ресурсов и времени.
Технические требования.
Чем требовательнее сеть, тем серьёзнее требования. На одной и той же территории — например, в клинике — сеть под базовый доступ нескольких устройств может обойтись четырьмя точками по коридорам. Сеть под голосовые приложения на той же площади потребует больше точек: выше уровень сигнала на приёме, обязательное вторичное покрытие с перекрытием зон действия точек и минимизация задержек.
Клиентские устройства.
Сеть всегда строится под конкретные устройства. Работает концепция Least Capable, Most Important: за расчётное берётся самое слабое и старое устройство, от которого нельзя отказаться. Это может быть десятилетний терминал сбора данных на Windows с уникальным проприетарным ПО, которое невозможно быстро переписать под новое оборудование. У каждого устройства своя чувствительность, разные поколения поддерживают разные поправки 802.11. Если устройство работает только в 802.11b, проектировать под него сеть нецелесообразно — этот вопрос стоит вынести на обсуждение с заказчиком. Также необходимо знать количество устройств (для расчёта ёмкости), их расположение и характер перемещения.
Канальный план.
Первое ограничение — регуляторика: в России это решения ГКРЧ, определяющие разрешённые каналы и пороги мощности. Второе — возможности клиентских устройств: далеко не каждое поддерживает все разрешённые каналы в 5 ГГц, и это стоит проверить до начала проектирования.
Сроки, бюджет, документация.
Чем сложнее сеть, тем больше времени требует проект. Рабочая документация желательна всегда. Не стоит забывать про шеф-монтаж: нередко сеть спроектирована хорошо, а построена плохо, поэтому контроль монтажа необходим. Бюджет всегда ограничен, и оборудование выбирается исходя из задачи: простая задача — простое оборудование, индустриальная — соответствующее. Практика показывает, что экономия на капитальных вложениях рано или поздно оборачивается ростом операционных расходов: обмануть вселенную не получится, заплатить придётся в любом случае. Отдельно продумываются антенны (внешние или внутренние) и топология сети: централизованное управление или автономное, отказоустойчивый кластер, виртуальный контроллер или облако (для России последний вариант сейчас не слишком актуален).
Даже для небольшой сети ТЗ стоит написать — хотя бы для себя. В нём фиксируются измеримые, проверяемые и достижимые величины: уровень сигнала, SNR, требования к ёмкости и нагрузке (например, поддержка одновременного подключения определённого числа устройств заданного типа с определённым объёмом трафика), а также дизайнерские и отраслевые ограничения. Хороший материал о том, как в нескольких точных формулировках написать универсальное ТЗ, — пост Максима Гетмана на Хабре.
Сценарии
Условно все сценарии делятся на две группы: учрежденческий Wi-Fi (офисы, медицина, образование, гостиницы) и промышленно-логистический (склады, производство, горная добыча, крупные outdoor-сети).
Инструменты и знания
Расставлять точки доступа «вслепую», накидывая радиусы на план, — идея так себе. Инструментов радиопланирования много: для простых задач подойдёт NetSpot, для средних — TamoGraph от TamoSoft, для крупных сетей стоит присмотреться к Ekahau. Но главное — не пренебрегать радиообследованием методом AP-on-a-stick. Примеров, когда итоговый дизайн заметно расходился с моделированием из-за сюрпризов в стенах, накопилось множество.
Базовая теоретическая литература — CWNA (на английском); из русскоязычных изданий стоит отметить «Технологии современных беспроводных сетей» под редакцией А. В. Пролетарского. Полезны блог WLAN Professionals, вебинары Ekahau на YouTube и профильные сообщества — Evil Wireless и Ekahau RUS.
Базовая теоретическая литература — CWNA (на английском); из русскоязычных изданий стоит отметить «Технологии современных беспроводных сетей» под редакцией А. В. Пролетарского. Полезны блог WLAN Professionals, вебинары Ekahau на YouTube и профильные сообщества — Evil Wireless и Ekahau RUS.
Финал
Единого «правильного» дизайна Wi-Fi не существует: стандарт один, а сценарии разные. Универсальным остаётся только подход — начинать с цели и задач, формализовать технические требования, проектировать под самое слабое из критичных клиентских устройств, помнить, что data rate не равен пропускной способности, а airtime конечен, и обязательно проверять расчёты натурными измерениями. Сэкономленные на проектировании и радиообследовании ресурсы неизбежно возвращаются в виде эксплуатационных проблем — и это тот случай, когда обмануть физику не удастся.
В Москве:
РФ (звонок бесплатный):
Наша почта:
GetNet
Остались вопросы?
Группа компаний VoxLink © 2011-2026