Ошибки при развертывании сетей Wi-Fi

Мы хотим обсудить, какие ошибки НЕ НАДО допускать при проектировании и развертывании сетей стандарта Wi-Fi.

Материалы собраны из опубликованных в Интернете данных по выполненным проектам ряда компаний-интеграторов, а также из открытых источников Cisco и других компаний. Что-то может показаться тривиальным, что-то забавным, но в любом случае, это полезно помнить.

Важно – статья не является рекомендацией по дизайну сети стандарта Wi-Fi 802.11!
Здесь лишь собраны интересные практические факты, которые надо учитывать, чтобы избежать похожих ошибок. Подходы к планированию дизайна размещаются на других страницах нашего сайта, например здесь.
Рекомендации по проведению Радиообследования и проектированию радиодоступа приведены здесь.

Важно помнить следующие нюансы:

1. Проблемы многолучевого распространения сигнала(multipath) касаются, прежде всего, старых радиотехнологий стандартов WiFi IEEE 802.11 b/g/a. Современные решения на базе 802.11n изначально разрабатываются с использованием MIMO (multiple input multiple output) и используют многолучевое распространение сигнала для создания конструктивных эффектов. К сожалению пока еще присутствуют как старые точки доступа WiFi (не 11n), так и масса пользовательских Wi-Fi устройств со старыми чипами (не 11n). Поэтому все-равно важно учитывать возможные последствия многолучевого распространения сигнала не только с точки зрения беспроводной инфраструктуры, но и с точки зрения пользовательских устройств. Хотя если вам повезло и есть возможность работать только с оборудованием стандарта 802.11n как в сети, так и у пользователей, то большая часть головной боли может быть снята, но это пока скорее наше будущее.
2. Какую бы технологию Вы не использовали, но если разместите точку доступа с омни-антеннами у металлической стенки шкафа и т.п., то эта поверхность начнет существенно отражать сигнал и изменит диаграмму направленности антенны. То же касается и поглощения сигнала в различных средах: бетон, вода и т.п..
3. Помните, что надо учитывать мощность мобильных клиентских устройств WiFi в сети, чтобы не попасть на ассиметричный сервис и не наделать дыр в покрытии. У нас точки обычно излучают до 100mW, при этом лаптопы часто могут излучать со схожей мощностью, но вот разного рода смартфоны, планшеты, сканеры бар-кодов и т.п. часто имеют максимальную мощность в 30-40mW. Нормальная практика со старыми технологиями на базе стандартов 802.11b/g/a это настройка мощности излучени точек доступа на уровень не выше самого слабого клиентского устройства в сети (если это смартфон с 40mW, то мощность точки настраивается на уровень до 40mW). Современные точки доступа с поддержкой 802.11n имеют значительно более высокий уровень чувствительности радиотракта и позволяют несколько больше "вольностей". Тем не менее лучше исходить из подхода эквивалентности мощности и все проверять в ходе радиообследования.
Важно! - если Вы хотите увеличить зону покрытия точки доступа (даже в условиях применения маломощных клиентских устройств), то используйте антенны более высокого усиления, а не выкручивание мощности точки доступа. Увелчение мощности точки почти наверняка приведет к проблемам с дырами в покрытии, в то же время антенны усиливают сигнал не только на передачу, но и на прием! (эффект antenna reciprocity), что и позволяет решать проблему покрытия с сохренением требований к предоставлению равномерного покрытия и для смартфонов, планшетов и т.п.. Но здесь также важно не перегнуть палку, т.к. такой подход при бездумном исполнении может легко привести к проблеме скрытых узлов в сети и к существенному росту количества перепосылок фреймов, что будет снижать общую производительность. Помните, что в зоне покрытия точки доступа не только должна быть обеспечена радио "слишимость" между точкой и клиентами, но и между самими клиентами(Всеми). Иначе они будут пытаться занять эфир и повреждать данные друг друга, вызывая перепосылку фреймов. Это легко получается в случае, если вы создали большую зону покрытия антеннами с высоким усилением, а клиентские устройства стандарта WiFi на противоположных концах ячейки не могут слышать друг друга. Стандартные механизмы RTS/CTS и CTS-to-Self, которые обычно можно сконфигурировать на Wi-Fi инфраструктуре корпоративного класса, могут несколько снизить проблему, но учитывая огромный прирост в служебной информации это само по себе снижает производительность. Поэтому такой подход можно считать только временным и надо искать и устранять причину более высокого порядка перепосылки фреймов, где именно скрытые узлы могут быть причиной.

 

1. Монтаж Точек Доступа стандарта Wi-Fi вблизи металлических стен и металлических конструкций

Пример 1
Установка ТД WiFi с Омни-антеннами вблизи металлических стен ангара внутри помещения

Это одна из самых распространенных ошибок планирования и монтажа Точек Доступа WiFi. Была поставлена задача - выполнить покрытие металлического ангара. После радиообследования(!), планирования и развертывания - в итоге Точки Доступа WiFi-стандарта размещены вблизи металлических стен на продольных металлических балках и, при этом, установлены всенаправленные антенны с диаграммой направленности типа Омни (покрытие 360 гр). На выходе получили точки с Направленными диаграммами плюс довольно мощное многолучевое распространение (multipath), так как половина излучаемой мощности уходит назад (к металлической стене) и, отражаясь обратно, создает интерференцию своему же полезному излучению.

 

Как исправить ситуацию
(рекомендации теоретические, так как любая из них требует радиообследования и тестирования на месте):
1.  Если располагать ТД рядом с металлическими стенами, то использовать направленные панельные антенны с широкой диаграммой как по азимуту, так и по элевации. Планирование и обследование следует провести именно под точки с такими антеннами и с учетом уменьшенных размеров ячеек по сравнению с использованием Омни-антенн.  Общая радиокартина должна стать значительно лучше, чем с омни.
2. Потенциально можно использовать те же ТД с Омни-антеннами, но их необходимо максимально отнести от металлических стен и обспечить возможность максимально свободного распространения сигналов во все стороны. Например, этого можно добиться, подвешивая ТД с Омни в центре вытянутого ангара на штангах (опуская штанги подвеса Точек Доступа на несколько метров от наивысшей точки ангара вниз). Тогда удастся существенно снизить многолучевое распространение и добиться возможности эффективного использования Омни-антенн.


Пример 2
Установка ТД WiFi с Омни-антеннами вблизи металлических стен ангара снаружи помещения

Данный вариант, также как и предыдущий, практически уничтожает идею использования ТД WiFi со всенаправленными антеннами Омни, так как монтаж произведен в непосредственной близости к отражающей металлической поверхности сложной формы. С левой стороны от ТД WiFi распространение сигнала будет блокировано отражением металлических стен, а с правой возникнут серьезные проблемы с интерференцией из-за мощного многолучевого распространения отраженного сигнала, влияющего как на передачу, так и на прием.

 

Что можно было бы предложить для исправления ситуации
(теоретически, так как любые предложения требуют радиообследования и тестирования на месте):
1. Попробовать использовать для размещения Точки Доступа стандарта WiFi столбы на территории - как на фото слева вдали.
2. Попробовать отнести подвесную штангу  для ТД WiFi как можно дальше от ангара и, желательно, выше, чтобы дать возможность Омни-антеннам работать как полагается - всенаправленно.


Пример 3
Установка ТД WiFi с Омни-антеннами на металлических конструкциях внутри помещения

В примере представлено несколько неудачных размещений Точек Доступа стандарта Wi-Fi прямо на металлических конструкциях. Подобный монтаж вызовет неожиданные результаты, так как почти невозможно предсказать, что будет с сигналом из-за переотражений от металла. Однозначно подобный монтаж сильно повлияет на снижение SNR. Также возникнет проблема потерь фреймов при передаче из-за переотражений сигнала и взаимной интерференции, что будет требовать перепосылки фреймов, а это уже ведет к падению общей производительности системы.
Последняя фотография может показать ситуацию не такой опасной, как две первые, но надо помнить, что бетонные балки всегда армируются металлической арматурой внутри, да и поглощение самого литого бетона весьма высоко. Таким образом, мы получим частичное многолучевое отражение изнутри балки в сторону ТД и мощное затухание сигнала, прошедшего сквозь балку на другую сторону.

Что можно было бы предложить для исправления ситуации
(теоретически, так как любые предложения требуют радиообследования и тестирования на месте):

1. Необходимо продумывать варианты выноса Точек Доступа WiFi или их антенн (если внешние антенны) на достаточное расстояние от металлических конструкций. Степень достаточности определяется специальным радиообследованием-тестированием.
Например, хорошим направлением движения творческой мысли может стать следующая конструкция:

Здесь Точка Доступа WiFi с внешними антеннами, имеющими круговую диаграмму направленности (Омни) вынесена за пределы металлических конструкций и приближена к потенциальным пользователям услуги WiFi-доступа.


Пример 4
Установка ТД Wi-Fi с Омни-антеннами на металлических конструкциях снаружи

Данный пример во многом похож на Пример-3. Мы привели его, чтобы показать как возникают идентичные проблемы при монтаже ТД Wi-Fi-стандарта снаружи. Решать эту проблему можно способами, описаными в предыдущем примере.




Развивая данную мысль, можно привести еще один достаточно спорный вариант монтажа:



С одной стороны ТД монтируется на металлической трубе – это плохо, но ТД WiFi с направленной антенной – это хорошо.  С другой стороны  при передаче сигнала используются не лазерные лучи, и данные направленные антенны имеют определенный угол диаграммы направленности. Поэтому подобный монтаж вряд ли несет много проблем для собственного излучения данной ТД, но в случае приема сигнала от встречной ТД можно столкнуться с переотражением, так как довольно большое количество излучения на приеме будет пролетать мимо данной антенны. Переотражаясь от металлических конструкций, сигнал будет переотражаться с  многолучевым распространением, затем может возникать интерференция, затем снижение SNR и других показателей, затем снижение MCS, затем приведет к уменьшению доступной полосы и общей производительности линка.

 

2. Монтаж Точек Доступа Wi-Fi для формирования направленного канала большой протяженности

Часто приходится слышать, что нередко возникают задачи построения беспроводного транспортного канала для передачи данных, и многие небольшие компании-интеграторы с готовностью берутся за решение данного вопроса «дешево и сердито» и используют Точки Доступа стандарта Wi-Fi 802.11 с направленными антеннами. Это решается технически, но регуляторика РФ не одобряет подобные решения без соответствующей легализации. Будьте предельно внимательны и относитесь к законодательству серьезно.

Пример 1
Данным примером мы хотим подчеркнуть важность обеспечения не просто прямой видимости (LoS/Line of Sight) между двумя направленными антеннами Точек Доступа, но и необходимость обеспечения чистоты не менее 60-70% основной зоны эллипсоида Френеля, чтобы сигнал был стабильным и предсказуемым. На фото мы видим, что антенна Точки Доступа направлена через листву дерева (листва, судя по снимку, молодая, то есть позже ее станет еще больше). При монтаже надо располагать ТД (точнее их направленные антенны) таким образом, чтобы между ними не было существенных препятствий (здания, деревья, рекламные щиты и т.п.).



Что можно было бы предложить для исправления ситуации:
Высоту подвеса антенн и величину сечения эллипсоида Френеля надо аккуратно расчитывать  самостоятельно или, что очень желательно, с  использованием специального ПО для расчета бюджета линка от производителей Точек Доступа WiFi. Уже после понимания минимально допустимой высоты подвеса можно планировать позиции антенн, но с учетом обеспечения 60-70% чистоты эллипсоида. Калькулятор первой зоны Френеля приведен здесь.

3. Монтаж Точек Доступа стандарта Wi-Fi с внутренними антеннами в помещении

Пример 1
Монтаж Точек Доступа WiFi с внутренними антеннами на потолке

 

В данном примере хотелось подчеркнуть, что Точки Доступа WiFi-стандарта с внутренними антеннами обычно имеют диаграмму направленности, как и Омни-антенна – всенаправленную. И часто их проектируют таким образом, чтобы при монтаже их надо было располагать на потолке (например все ТД с интегрированными антеннами компании Cisco, большинство подобных ТД Aruba и тд). Поэтому в случае обеспечения покрытия большой территории (требуется больше одной ТД) всегда планируйте их расположение на потолке. НО, крайне важно понимать - этот подход корректен только для случая обычной высоты потолков и не применим для помещений с высокими потолками (офисы в с потолками 2-3 этажа, ангарные помещения, спортзалы и т.п.). Для случая с высокими потолками используйте ТД с внешними направленными антеннами. Но всегда уточняйте диаграмму направленности антенн Точки Доступа. Как одно из решений в данном случае иногда используют штанги закрепленные на потолке и висящие вниз с внутренней точкой доступа на конце. Встречаются и ТД с внутренней антенной направленного типа.

На фото представлен правильный монтаж ТД на потолке.

 

Пример 2
Монтаж Точки Доступа WiFi с внутренними антеннами за препятствиями

Здесь представлены два примера неправильного монтажа ТД WiFi с внутренними антеннами. Точки нельзя располагать за трубами и емкостями с водой (как на первой фотографии) и позади металлических коробов (как на второй). Это связано с тем, что вода интенсивно поглощает высокочастотное излучение (особенно в частотном спектре 2.4GHz). Плюс к этому, если например, в помещении есть аквариум, через который должно проходить излучение от ТД WiFi, то часто можно наблюдать ситуацию, при которой затухание позади аквариума таково, что точку невозможно увидеть даже с помощью анализатора спектра.

 

 

Что можно было бы предложить для исправления ситуации:
Всегда планируйте и выносите ТД с внутренними антеннами за пределы преград, обеспечивая ее безпрепятственное излучение с учетом диаграммы направленности антенн.

4. Размещение Точек Доступа стандарта Wi-Fi за фальшпотолком (зона Пленума)

Пример 1
Проблемы размещения ТД за фальшпотолком

В представленных случах при монтаже возникло много ошибок, например:
1. ТД с дипольными антеннами (диаграмма направленности Омни), которые закреплены на внешней стенке металлического ящика с ТД WiFi. В данном случае получили не Омни, а практически направленную Панель с дополнительным многолучевым распространением.
2. На первом фото (слева) ТД WiFi с антеннами расположена в глубине Пленума под плитами фальшпотолка, что вызывает и многолучевое распространение сигнала, и затухание при прохождении через решетку фальшпотолка. На втором фото (справа) все спрятано в глубине металлических труб. Мощное многолучевое распространение и интерференция обеспечены.

 

 

Что можно было бы предложить для исправления ситуации:
1. Вынести Точки с антеннами или сами антенны из под фальшпотолка в зону присутствия пользователей.
2. Снять диполи с металлической крышки ящика и закрепить их на не отражающей поверхности или, что значительно лучше, использовать многоэлементные омни-антенны и выносить их на кабелях под фальшпотолок. Но здесь свои проблемы, которые мы покажем в следующем примере.

И, пожалуйста, обратите внимание, что при размещении Точек Доступа Wi-Fi в зоне Пленума хорошая практика состоит в использовании специальных негорючих (или малодымных) кабелей. Западные производители нередко специально имеют в своем портфеле кабель с маркировкой для пленума.  

Пример 2
Проблемы выноса антенн в зону обитания пользователей, когда ТД размещена за фальшпотолком

В данном случае
- на фото слева приведен пример неправильного расположения антенны вблизи металлической коробки и облицовки шахты лифта. Это неизбежно вызовет мощное многолучевое распространение сигнала и интерференцию;
- на фото справа приведен пример слабого контроля за состоянием Wi-Fi сети со стороны ИТ-службы. Здесь при проведении ремонтных работ строители просто частично заштукатурили антенну. Можно ожидать увеличение затухания сигнала в новой стене и, возможно, возникновение переотражения.

 

 
Что можно было бы предложить для исправления ситуации:
1. Располагать антенны достаточно далеко от массивных металлических конструкций (достаточность проверяется на радиообследовании с тестами);
2. Визуально проверять состояние сети стандарта Wi-Fi после проведения любых ремонтных работ, а лучше делать это периодически.

Рекомендуем также посмотреть опыт применения Wi-Fi  в различных задачах, здесь.

Для получения анонсов при выходе новых тематических статей или появлении новых материалов на сайте предлагаем подписаться


Присоединяйтесь к нашей группе на Facebook: www.facebook.com/Kom.Way.ru
Мы публикуем новости, информацию о выходе новых статей и расширении контента основных модулей ресурса komway.ru


Kom-Way.Team

Использование материалов этого сайта разрешено только с согласия komway.ru и наличии прямой ссылки на источник.

blog comments powered by Disqus