Зоны бесплатного доступа в интернет по технологии Wi-Fi появляются в крупных городах России. Каковы особенности развертывания таких сетей? Ответ на этот вопрос можно получить, изучив опыт Москвы.
Год назад Департамент информационных технологий города Москвы официально объявил: на территории 14 парков культуры развернуты зоны бесплатного доступа в интернет по технологии Wi-Fi. Посетители смогут проверить почту, обновить свой профиль в социальных сетях или поработать на свежем воздухе за ноутбуком на комфортной скорости порядка 0.5 Мбит/сек. В каждом парке установлено не менее пяти публичных точек Wi-Fi, которые обеспечивают равномерное покрытие зоны входа, центральных аллей и пространства, прилегающего к сцене или летней эстраде. Оборудование, раздающее сигнал на пользовательские устройства, установлено на фонарях освещения и административных зданиях внутри парковой зоны.
С развитием мобильных технологий и сервисов наличие бесплатного беспроводного доступа в интернет становится стандартом для зон отдыха и мест проведения мероприятий (в том числе на открытом воздухе), для стадионов, торговых центров, гостиниц и т.д. И хотя в России эти технологии пока активно развиваются только в Москве и Санкт-Петербурге, регионы тоже начинают потихоньку подтягиваться за столицами. В этой связи нам показалось, что существующим пользователям и потенциальным заказчикам таких систем было бы интересно узнать о том, какие решения уже используются, включая их достоинства и недостатки, и о тех возможностях, которые могут предложить современные технологии.
Wi-Fi сети на открытом воздухе
Развертывание сети Wi-Fi на открытом воздухе и, в частности, в парковых зонах имеет свои особенности и требования, которые необходимо учитывать при выборе оборудования и разработке технических решений.
Требование первое - сеть должна быть настроена таким образом, чтобы не создавать помехи другому оборудованию, использующему радиочастотную технологию.
Требование второе - оборудование должно сохранять работоспособность в климатических условиях того региона, где оно будет эксплуатироваться, круглогодично.
И, наконец, требование третье - сеть должна иметь защиту от вероятных помех от потребительских устройств, зданий, деревьев, любого оборудования, эксплуатируемого в парковой зоне и создающего электромагнитные помехи. Таким образом, препятствий для распространения Wi-Fi сигнала от точки доступа до абонента может быть предостаточно, и в идеале, сеть должна быть спроектирована и построена таким образом, чтобы самостоятельно реагировать на изменения радиочастотной среды.
Технологии не стоят на месте. Постоянно совершенствуются протоколы, увеличивается скорость передачи данных и количество предоставляемых сервисов. Для сравнения, существующий с 2009 г., но до сих пор не везде применяемый стандарт 802.11n, обеспечивает скорость до 300 Мбит/сек, а появившийся в 2013 г. и уже доступный стандарт 802.11ac обеспечивает скорость передачи данных уже до 3,47 Гбит/сек (в будущем до 7,8 Гбит/сек). Современное оборудование для Wi-Fi сетей разрабатывается с учетом особенностей среды, в которой будет создаваться беспроводная инфраструктура.
«На сегодняшний день беспроводные блага цивилизации, имеющиеся в распоряжении у жителей и гостей столицы, не дают возможности получить высокое качество предоставляемого сервиса, рассказывает Самат Юргин, руководитель OM-ID. - Мы, как интеграторы, уже сталкивались с проблемным Wi-Fi покрытием на объектах любого масштаба».
По его словам, существует множество вариантов установки оборудования и обеспечения дальнейшей его работоспособности. Бытует мнение о том, что если установить антенны большей мощности, то дальность радиопокрытия увеличится, и за счет этого можно покрывать даже крупные по масштабу объекты. К сожалению, Wi-Fi - это не радио или телевидение, и клиентам нужно не только принимать, но и передавать сигнал. Качественный сигнал не там, где вы видите на своем устройстве «все деления», а там, где стабильный обмен данными между точкой доступа и клиентом.
Мощность радиопередатчиков, которые установлены на мобильные клиенты, как правило, не превышает 45mW, и это далеко не у всех, обычно же - 15-20mW для ноутбуков, и того меньше у смартфонов. В связи с этим архитектура сети сильно меняется, приходится ставить больше точек доступа и учитывать все нюансы тонкой настройки оборудования.
«Мы должны соответствовать нормам ГКРЧ, подстраиваться под возможности мобильных клиентов и, самое главное, не создавать помехи для соседних станций вещания, - говорит Самат Юргин. - Дело в том, что мы используем два частотных диапазона: 2.4ГГц и 5ГГц. Диапазон 2.4Ггц не подлежит обязательной сертификации, соответственно, на нем могут вещать все и всегда. В данном диапазоне есть 13 каналов, и только 3 канала шириной по 20МГц почти не пересекаются. И, если на одном и том же канале начинают вещать сразу 2 точки доступа, то это приводит к ухудшению качества связи, т.к. вещание одной точки другой расценивается как шум, не говоря уже о работе всех мобильных клиентов, которые сами являются радиопередатчиками».
Таким образом, данное положение похоже на то, когда одновременно за одним столом разговаривают сразу 10 человек, и каждый, чтобы передать свою информацию, пытается перекричать соседа, приводит пример спикер. В итоге почти никто никого не слышит, зато все кричат. Если точка доступа имеет постоянный или восполняемый источник питания, то для мобильного клиента эта процедура становится затратной, т.к. необходимо большее количество энергии, которой и без того совсем немного. В результате пользователь получает низкую скорость передачи данных, периодически теряя данные, а в особо зашумленных местах происходят обрывы связи. Мобильный клиент при этом может показывать «все палочки» приема сигнала, который называется уровнем RSSI. Но, как мы уже знаем, качество беспроводной сети зависит не только от уровня RSSI. И мы прекрасно понимаем, что заявленные рабочие скорости стандартов работают только там, где нет шумов, паразитных сигналов и интерференции, но на сегодняшний день такие места остались разве что в открытом космосе или глубокой тайге.
Также, безопасность очень важна даже в открытых сетях. Благодаря тому, что компания Motorola Solutions в свое время приобрела компанию Air Defence, на всем ее оборудовании WLAN появилась встроенная система безопасности высокого уровня. В последнее время участились случаи незаконных электронных финансовых операций посредством беспроводной сети, да и доступ к личной информации всегда был актуален. В связи с этим появилось множество технических решений по сбору и анализу украденных данных для использования в неправомерных целях. Например, Фишинг – когда злоумышленник приносит свою собственную точку доступа, присваивает ей имя сети общественного HotSpot и предоставляет доступ в интернет. Весь трафик, проходящий через данную точку доступа, оседает у злоумышленника, при этом пользователи этого даже не замечают, наслаждаясь общением в социальных сетях, а также совершая он-лайн покупки. Встроенная система безопасности WIPS в оборудовании Motorola позволяет определить подобные действия и старается предотвратить их, параллельно уведомляя службу безопасности об аномальной активности сети.
При правильно построенной архитектуре сети возможно даже вычислить точное местоположение злоумышленника методом триангуляции по точкам доступа. Такая технология называется RTLS , которая в последнее время становится более и более востребованной.
В повседневных реалиях больших городов радиообстановка меняется каждую секунду, и именно поэтому беспроводная архитектура должна оперативно принимать решения и действовать самостоятельно, особенно, если стоит задача строить коммуникационную сеть по радиоканалам.
Технические решения, реализованные в московских парках
Мы опросили несколько московских парков с целью выяснить, как у них технически реализована Wi-Fi сеть. В результате получилось, что преобладают два варианта установки оборудования для создания необходимого покрытия.
В первом случае в зоне парка устанавливаются отдельные точки доступа, у каждой из которых свой канал выхода в интернет. Для защиты оборудования от внешних воздействий на территории парка устанавливается автономный влагозащищенный шкаф, внутри которого и стоит точка доступа с модемом. Питание осуществляется от аккумуляторных и солнечных батарей. Плюсом такой организации Wi-Fi сети является то, что такой шкафчик можно поставить где угодно, возможно временное размещение или на установка только на время проведения мероприятия . Каждая точка доступа может работать автономно и достаточно долго, даже без солнечного света. Если требуется раздавать какой-либо контент по сети, его можно заранее записать в память каждой точки доступа. В ближайшем будущем в парке, где сеть построена по описанному способу, планируется оснащать точки доступа сервисом мониторинга экологической ситуации, чтобы точно знать температуру и влажность в данном месте.
Но у такого решения есть и существенные минусы. Не стоит забывать об обслуживании самих климатических шкафов. Отдельно стоящие Wi-Fi точки – это не сеть. Если вы передвигаетесь по территории парка, то возможны перерывы сервиса, хотя для web-серфинга это и не критично, в этот момент люди обычно не перемещаются. Управление такой разрозненной инфраструктурой становится весьма трудозатратным, так как приходится управлять каждой точкой доступа в отдельности. И если таких точек много, то это уже проблема. Ну и, наконец, еще одним минусом является то, что осуществлять управление точками доступа может только компания-установщик, что увеличивает время от момента принятия решения о каких-то изменениях до момента его реализации и увеличивает стоимость обслуживания сети.
Другой вариант организации сети Wi-Fi, который на сегодняшних день также реализован в некоторых парках Москвы – это создание централизованной сети. В этом случае в помещении серверной устанавливается контроллер беспроводной сети. Оптиковолоконные кабели идут в так называемые блоки ОКИ (блок объектового концентратора информации), откуда сигнал с питанием по витой паре доходит до точек доступа. У витой пары существует ограничение по расстоянию распространения сигнала, поэтому, чтобы покрыть сетью большую территорию блоков ОКИ требуется достаточно много. Минус подобного решения в необходимости проведения земельных работ по прокладке кабельных линий, что в ряде случаев очень дорого или просто невозможно. А если, например, возникнет необходимость изменить расположение каких-то объектов на территории парка, то придется заново прокладывать кабель.
Есть ли другие решения?
Существует и другое решение – это Mesh-сеть, построенная с использованием оборудования Wi-Fi.
«Возможности современных мобильных систем производить большое количество данных хорошо известны и всё время растут. Находясь в публичных местах, наши современники уже привыкли не только получать новые впечатления, но также активно делиться ими, для чего требуются всё более производительные сети передачи данных. В этом смысле беспроводные сети Wi-Fi предоставляют отличные возможности на пути к повышению привлекательности парков и публичных зон, - рассказывает Михаил Елин, ведущий системный архитектор Motorola Solutions. - Однако создатели таких сетей должны учитывать некоторые реалии. Всё чаще недостаточно просто “включить Wi-Fi” для предоставления посетителям качественного сервиса. Поскольку технология использует нелицензируемый диапазон, им, возможно, захотят воспользоваться не только хозяева территории. Бесчисленное количество различных заведений, 3G/LTE модемов, да и просто любителей ”раздавать Wi-Fi” со своих телефонов создают друг другу невыносимые условия для эффективной работы. Хороший пример тому – площадь Times Square в New York, где можно обнаружить десятки открытых сетей одновременно, ни одной из которых невозможно пользоваться. Поэтому владелец сети должен непрерывно изучать и подстраиваться под меняющуюся радиообстановку с целью эффективного использования радиоресурса. Эти возможности в полной мере обеспечивает встроенная в продукты Motorola Solutions технология SmartRF. В совокупности с возможностью использования одновременно двух диапазонов и поддержки быстрой технологии mesh она обеспечивает владельцу сети все условия для предоставления качественного сервиса посетителям».
Общее определение принципа организации Mesh-сети – сетевая топология, в которой устройства объединяются многочисленными соединениями. Отличительной особенностью Mesh-сетей является самоорганизующаяся архитектура, которая позволяет создавать зоны сплошного покрытия большой площади, использовать беспроводные транспортные каналы для связи точек доступа в режиме "каждый с каждым", обеспечить устойчивость сети к потере отдельных элементов и маштабируемость в режиме самоорганизации.
В Mesh-сети каждая точка доступа соединяется с несколькими точками доступа этой же сети посредством радиоканала на частоте 5 ГГц. Такие сети отличаются высокой отказоустойчивостью, так как каждая точка доступа имеет множество возможных путей соединения с другими точками.
Другое название Mesh-сетей - «ячеечные». Сеть, построенная по такой технологии, является самоорганизующейся, то есть точке доступа не важно, где она находится, она подключается ко всем своим «соседям». Таким образом, весь трафик, который идет через точку доступа отправляется по цепочке к адресату. Провода для этого не нужны, поскольку используется радиоканал. Остается только запитать точки доступа. Разумным решением является использование уже существующих линий электропередачи, например, подведенные к столбам освещения. Обычно точки доступа и устанавливаются на этих столбах.
Что касается структуры сети, то она похожа на централизованную. Здесь тоже есть контроллер, но только все основные «инструменты сети» находятся в точках доступа. Теперь, если, например, вы настроили HotSpot, то точка доступа будет сама принимать решение об аутентификации, выдавать клиенту IP адрес и т.п. без обращения к контроллеру, что сильно сокращает служебный трафик.
Чем Mesh-сеть лучше описанных ранее архитектур? Собственно, многие плюсы данного решения уже были названы. Это отказоустойчивость, самоорганизация и в итоге постоянный стабильный сервис. Но это еще не все. Например, точку доступа можно установить на передвижной торговый ларек. Даже если он будет перемещаться по территории парка, точка, установленная на нем, будет работать так же, как если бы она была неподвижна.
Решения Motorola для создания Mesh-сетей
Решением компании Motorola Solutions в области Mesh-сетей является технология MeshConnex©, на основе которой построены продукты Motorola MEA (Mesh Enabled Architecture) и широкополосные системы связи MOTOMESH. Технология MeshConnex позволяет:
- Настраивать приоритеты трафика для каждого абонента
- Динамически выделять частотные полосы
- Поддерживать скоростное переключение между точками доступа (быстрый роуминг)
- Свободно наращивать сеть по мере необходимости.
«Сейчас сети, построенные на оборудовании Motorola, присутствуют в магазинах, торговых центрах, спортивных сооружениях и других общественных и промышленных объектах. И то, что не все люди знают, какое оборудование там установлено – это неплохо. Потому что обычные люди, пользующиеся сетью, обращают внимание на нее, только тогда, когда она не работает или работает плохо, - комментирует Владимир Ходырев, менеджер по развитию мобильных технологий компании RRC. - В линейке оборудования Motorola есть все необходимое, чтобы построить сеть, отвечающую самым современным требованиям».
Получить подробную информацию касательно уличного оборудования для Mesh от Motorola Solutions можно по ссылке.
Использование Wi-Fi сети для управления парковым хозяйством
Развернутая Wi-Fi сеть может не только обеспечивать сервисы посетителям парка. Это готовая инфраструктура, которая может использоваться администрацией для автоматизации работы паркового хозяйства и повышения эффективности внутренних процессов, необходимо лишь установить защиту внутренней корпоративной сети.
Помимо традиционной передачи данных, созданную сетевую инфраструктуру можно использовать для осуществления голосовой связи между сотрудниками, развертывания системы отслеживания в режиме реального времени сотрудников и основных средств (Real-time Locating System – RTLS) и т.п.
Поделиться
