Суровая практика: как сделать Wi-Fi сеть в городском парке

    В прошлом году у нас был пост про проектирование общественного Wi-Fi в гостиницах, а сегодня мы зайдем с другой стороны и расскажем о создании Wi-Fi сетей на открытых пространствах. Казалось бы, что тут может быть сложного — бетонных перекрытий нет, а значит, можно раскидать точки равномерно, включить их и радоваться реакции пользователей. Но когда дело доходит до практики, приходится учитывать много факторов. О них мы сегодня и поговорим, а заодно прогуляемся в Мытищинский городской парк культуры и отдыха, где недавно было установлено наше оборудование.



    Считаем нагрузку на точки доступа


    При работе с открытыми общественными пространствами, такими как парки и зоны отдыха, сложности начинаются уже на этапе проекта. В гостинице проще рассчитать плотность пользователей — там есть четкое разграничение по назначению помещений, а места, где собираются люди, известны заранее и меняются очень редко.



    В парках локализовать и спрогнозировать нагрузку сложнее. Она меняется в зависимости от времени года и может возрастать в несколько раз во время мероприятий. Дополнительно надо учитывать, что на открытых площадках точки «бьют» дальше, и требуется тщательно настроить мощность и уровень сигнала, при котором точки доступа будут отключать клиента, чтобы тот подключился к более мощному источнику сигнала. Таким образом, в парках гораздо выше требования к обмену информацией между самими точками доступа.



    Необходимо учитывать, сколько пользователей одновременно подключается к точке доступа. Мы рекомендуем строить сети с расчетом на 30 одновременных подключений на каждом из диапазонов Wi-Fi. На самом деле точки с поддержкой технологии AC Wave 2 и 2x2 MU-MIMO выдерживают до 100 подключений на диапазоне, но при такой нагрузке между клиентами возможна высокая интерференция, а также «соревнование» за полосу пропускания. Такое может происходить, например, на концертах: видео будет тормозить, но вызов такси или загрузка фото в Instagram пройдут без проблем. 

    В Мытищинском парке максимальная нагрузка пришлась на День города, когда на каждую точку в среднем приходилось по 32 подключения. Сеть справилась успешно, но обычно точка доступа работает с 5-10 пользователями, поэтому у сети хороший запас по нагрузке практически при любом сценарии использования — от быстрых мессенджеров до многочасовых трансляций на Youtube. 

    Определяем число точек доступа


    Мытищинский парк представляет собой прямоугольник 400 на 600 метров, на котором есть фонтаны, деревья, колесо обозрения, ладья, концертный зал, детские площадки и много дорожек. Так как посетители парка обычно гуляют, а не сидят на одном месте (за исключением кафе и зон для отдыха), то точки доступа должны охватывать всю территорию и обеспечивать бесшовный роуминг. 

    У части точек доступа нет проводной линий связи, поэтому для связи с ними используется технология Omada Mesh. Контроллер автоматически подключает новую точку и выбирает ей оптимальный маршрут: 


    Если связь с точкой теряется, то контроллер выстраивает ей новый маршрут:


    Между собой точки доступа подключаются на расстоянии 200-300 метров, но на клиентских устройствах мощность Wi-Fi приемника ниже, поэтому в проектах между точками закладывается 50-60 метров. Всего на парк потребовалось 37 точек доступа, но сеть включает еще 20 точек пилотного проекта WI-FI на автобусных остановках, а еще администрация планирует подключить к этой сети бесплатный интернет на других площадках и всех остановках в городе.
     

    Подбираем оборудование




    Так как мы имеем дело с российским климатом, то, кроме пыле- и влагозащищенности, по стандарту IP65 внимание уделяется температурным режимам работы. В этом проекте использовались точки доступа EAP225 Outdoor. Они соединяются с 8-портовыми PoE-коммутаторами T1500G-10MPS, которые, в свою очередь, сводятся на T2600G-28SQ. Все оборудование сводится в отдельный коммутационный шкаф, у которого есть два независимых ввода питания и два разных канала связи.

    EAP225 Outdoor поддерживают функцию Omada Mesh, работают в диапазоне от -30°С до +70°С, а редкие температуры ниже диапазона выдерживают без потери работоспособности. Сильные перепады температур могут сократить срок службы устройств, но для Москвы это не так критично, и на EAP225 мы даем 3 года гарантии.

    Из любопытного: так как точки доступа питаются по PoE, то заземление выведено на специальную линию, которую предварительно проводили с питанием и волоконно-оптической линией связи. Эта предосторожность позволяет исключить проблемы со статикой. Еще при установке на улице необходимо предусматривать грозозащиту либо располагать точки в безопасных местах и не пытаться вынести их слишком высоко.

    EAP225 используют для  роуминга стандарт 802.11 k/v, который позволяет переключаться мягко и не разряжать конечные устройства. В 802.11k пользователю сразу отправляется список соседних точек, поэтому устройство не тратит время на сканирование всех доступных каналов, ну а в 802.11v пользователь оповещается о нагрузке на запрашиваемую точку и при необходимости перенаправляется на более свободную. Дополнительно в парке настроена принудительная балансировка нагрузки: точка отслеживает сигнал от клиентов и отключает их в том случае, если он опускается ниже заданного порога. 

    Вначале для централизованного управления всеми точками доступа планировалась установка аппаратного контроллера ОС200, но в итоге оставили программный EAP контроллер — у него больше емкость (до 1500 точек доступа), поэтому у администрации будет возможность расширять сеть. 

    Настраиваем работу с пользователями и запускаем в открытый доступ




    Так как заказчик — муниципальное образование, то отдельно обсуждалось, как пользователи будут входить в сеть. У TP-Link есть API, который поддерживает несколько типов аутентификации: СМС, с помощью ваучеров и через Facebook. С одной стороны, аутентификация по звонку является обязательной процедурой по законодательству, а с другой — позволяет провайдеру оптимизировать работу с пользователями. 

    В Мытищинском парке используется аутентификация по звонку через сервис Global Hotspot: сеть запоминает клиента на 7 дней, после чего требует повторное логирование. Сейчас в сети уже зарегистрировалось около 2000 клиентов, и все время добавляются новые.

    Чтобы исключить «перетягивание одеяла на себя», скорость доступа у пользователей ограничена 20 Мбит/с, что является достаточным для большинства уличных сценариев. Пока входящий канал загружен только наполовину, поэтому ограничения по трафику отключены.
     


    Так как сеть общественная, то тестирование проводилось в полевых условиях: уже за месяц до официального открытия посетители подключались к сети, а техники на этой нагрузке отлаживали программное управление. Полностью она была запущена 31 августа и пока работает без перебоев. 



    На этом мы прощаемся. Будете в Мытищинском парке — обязательно протестируйте нашу сеть, пока об этом не узнали другие и не пришлось включать ограничения по скорости и трафику. 

    Выражаем благодарность МАУ «ТВ Мытищи» и Станиславу Мамину за помощь в подготовке публикации. 
    TP-Link
    52,22
    Производитель Wi-Fi и сетевого оборудования
    Поделиться публикацией

    Комментарии 29

      0
      Почему у точки доступа на фото одна антенна загнута?
        0
        Для изменения диаграммы направленности.
        Если антенна расположена вертикально, то ровно над ней появляется «мертвая зона»: уже буквально в 50 метрах связь ловит плохо. Зависший над точкой доступа квадрокоптер попадет в зону неуверенного приема.

        P.S.: обычно это не так критично, когда антенны вешают вплотную к металлическим столбам, но всё же может немного исправить ошибки проектирования.
          0

          А если антенну повернуть, то будет ловить выше 50 метров? 50 метров и так хороший показатель. Сеть для квадрокоптеров разве, как он в ней авторизоваться может? Да и запрещены несанкционированные полеты.

            0
            Я вам объясню почему 50-60 метров. Вот цитата с сайта производителя:
            «For EAP225-Outdoor, the recommend maximum coverage in open space is 200m (656 feet) in 2.4GHz and 300m (984 feet) in 5GHz; The recommend maximum capacity for one Mesh network is 50~60.»

            Думаю если бы не было Mesh, радиус покрытия оставили бы 200м.
              0

              Но, ведь, это маркетинг, теоретические значения в идеальных условиях. Да и mesh, на сколько знаю в этих точках, устанавливается на 5ггц, и на зону покрытия он не влияет, разве, что на пропускную способность.

                0
                Согласен с вами почти полностью, но вот еще цитата с сайта:
                "(3) For Mesh AP, the recommended signal of Uplink AP is between -40dBm and -62dBm.

                In the real wireless environment, there may be many obstacles which will reduce the transmission of signal. Therefore, we recommend you to use the signal of the Uplink AP to locate the Mesh AP."

                т.е. для обычного канала как бы 300 метров для 5ГГц, а вот для Mesh оказываются могут быть препятствия)) А с пропускной способностью вообще все плохо в режиме Mesh((
          0

          Установка антенн в таком виде обусловлена тем, что точка доступа размещена на металлическом столбе – из-за него связь за столбом была чуть хуже, но поворот антенны смог эту проблему решить.

            0
            Проблема точно решилась? После поворота антенны 2x2 MU-MIMO работает как задумано стандартом?
              0

              Предполагаю, что о mimo в таком случае не может быть и речи. Но, возможно, оно и не нужно, важнее решить проблему с покрытием.

                0

                Проблема решилась, mimo работает незначительно хуже, что практически не замечается при целевых сценариях использования.

                0
                Установка точки доступа в таком виде, без отгибания антенн, вообще может привести к тому, что точка будет сама себя глушить в ноль ( в самом худшем случае). Интерференцию базового сигнала с отраженным (от столба) к сожалению не обойти.
              0
              Какой смысл выходить в парк, чтобы уткнуться в смартфон?..
                0

                Некоторые стримят или звонят по видео

                  +1

                  Привел детей на площадку, серфишь на скамейке, пока они бегкют

                  0
                  поддерживает несколько типов аутентификации: СМС, с помощью ваучеров и через Facebook. С одной стороны, аутентификация по звонку является обязательной процедурой по законодательству


                  Я не из России.
                  Означает ли вышенаписанное требование, что для того чтобы пользоваться бесплатным WiFi человеку нужно чтобы у него уже была сотовая связь для аутентификации?
                  То есть получается так:
                  — Есть сотовая связь? Значит будет бесплатный WiFi
                  — Нет сотовой связи? Значит не будет и бесплатного WiFi

                  Если у меня уже есть сотовая связь, то зачем мне WiFi?
                    +1
                    1. Представьте, что вы — турист. Посмотрите расценки на мобильный интернет в роуминге, выдохните, выпейте воды, получите бесплатную смс для пользования бесплатным WiFi.
                    2. Не у всех тарифы мобильного интернета включают много трафика. Более того, не у всех вообще есть мобильный интернет в тарифе, хоть это и относительно крайний случай в наше время.
                    3. Вы пришли в парк посидеть на скамеечке с ноутбуком поближе к свежему воздуху с деревьями поработать или почитать свежие мемасики. И у вас п.2 моего списка. Или вообще телефон-звонилка.
                    0
                    Высокие технологии и табличка закреплённая проволокой. Ну почему?
                      0
                      не расстраивайтесь это Сколковская нанотехнологичная проволока.
                      0
                      "«соревнование» за полосу пропускания". Вы уверены, что именно «соревнование», может все же «очередь»?

                      «У части точек доступа нет проводной линий связи, поэтому для связи с ними используется технология Omada Mesh. Контроллер автоматически подключает новую точку и выбирает ей оптимальный маршрут: » Mesh сеть я так понимаю дает дополнительную нагрузку на канал?

                      " и требуется тщательно настроить мощность и уровень сигнала, при котором точки доступа будут отключать клиента". Вы уверены в этой формулировке? Думаю у вас тут описка. Даже ваши более ранние статьи сообщают нам о том, что: «Потеряв связь с точкой доступа, клиентское оборудование произведет выбор новой точки доступа (конечно же, если она находится в пределах доступности) и осуществит подключение к ней»

                        0

                        По первому и второму вопросу — всё верно. По третьему вопросу: сначала при достижении определённого уровня слабого сигнала клиент отключается точкой доступа, далее клиент подключается к точке доступа с наиболее сильным сигналом.

                          0
                          По первому и второму вопросу — всё верно. По третьему вопросу: сначала при достижении определённого уровня слабого сигнала клиент отключается точкой доступа, далее клиент подключается к точке доступа с наиболее сильным сигналом.


                          А можно ссылку на технологию (стандарт или дополнение к стандарту) в которой описано как осуществляется отключение клиента точкой доступа? Где указано, что именно точка доступа инициализирует разрыв соединения, а не рассылает информацию которая заставляет клиента переключиться на другую АР.
                            0

                            И тут вы правы. Разумеется, дословно точка доступа сама не отключает клиента, она вещает информацию о других точках поблизости, с более мощным сигналом, и клиент уже сам принимает решение о переключении.

                              0

                              На точке доступа также можно настроить пороговый уровень сигнала от клиента (RSSI Treshold), при котором точка сама принудительно будет его отключать. Более подробно это описано в User Guide в разделе "Load Balance": https://static.tp-link.com/2019/201907/20190708/1910012624-Omada%20Controler-3.2.1-UG.pdf

                                0
                                Это здорово, но хотелось бы технических подробностей, хотя бы на английском.
                                  0

                                  Посмотрите на вот этом изображении: https://dropmefiles.com/j5FjG
                                  Когда сигнал падает ниже заданного, точка отправляет выделенный на скрине пакет до клиента, а клиент после его получения отключается.

                                    0
                                    Очень приятно, что Вы тратите время на поиск информации и ответы. Это большая редкость. Спасибо. Смущает только ваша последняя формулировка))
                                    точка отправляет выделенный на скрине пакет до клиента, а клиент после его получения отключается.

                                    Так все таки точка отключает или клиент отключается)?
                        0

                        А если mesh работает на 5 Ггц, то как решён вопрос с регулятором? Т.к. в России 5 Ггц диапазон разрешен только внутри помещений.

                          0

                          Использовать 5 ГГц на улице можно, но по согласованию с регулирующими органами.

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое