Построение беспроводных сетей

Wi-Fi - марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Под аббревиатурой Wi-Fi в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую».

Стандарт Wi-Fi не описывает всех аспектов построения беспроводных локальных сетей. Поэтому каждый производитель оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения.

По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:

Автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)

Точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные)

Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера)

По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:

Со статическими настройками радиоканалов

С динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов

Со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов

Преимущества Wi-Fi:

Беспроводной Интернет позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам так как совместима с оборудования благодаря обязательной сертификации с логотипом Wi-Fi.

Мобильность так как нет привязанностим к одному месту и можно пользоваться Интернетом в любой обстановке.

В пределах Wi-Fi зоны в сеть Интернет могут выходить несколько пользователей с компьютеров, ноутбуков, телефонов и т. д.

Излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных на порядок (в 10 раз) меньше, чем у сотового телефона.

Недостатки Wi-Fi:

В диапазоне 2,4 GHz работает множество устройств, таких как устройства, поддерживающие Bluetooth, и др, и даже микроволновые печи, что ухудшает электромагнитную совместимость.

В Wi-Fi весьма высоки служебные «накладные расходы». Получается, что скорость передачи данных в Wi-Fi сети всегда ниже заявленной скорости. Реальная скорость зависит от доли служебного трафика, которая зависит уже от наличия между устройствами физических преград (мебель, стены), наличия помех от других беспроводных устройств или электронной аппаратуры, расположения устройств относительно друг друга и т. п.

Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах не одинаковы . К примеру - в России точки беспроводного доступа, а также адаптеры Wi-Fi с ЭИИМ, превышающей 100 мВт (20 дБм), подлежат обязательной регистрации.

Стандарт шифрования WEP может быть взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Новые устройства поддерживают более совершенные протоколы шифрования данных WPA и WPA2. Принятие стандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне 2004 года сделало возможным применение более безопасной схемы связи, которая доступна в новом оборудовании.

В режиме точка-точка (Ad-hoc) стандарт предписывает реализовать скорость 11 Мбит/сек (802.11b). Шифрование WPA(2) недоступно, только легковзламываемый WEP.

Для использования в промышленности технологии Wi-Fi предлагаются пока ограниченным числом поставщиков.

Использование Wi-Fi устройств на предприятиях обусловлено высокой помехоустойчивостью, что делает их применимыми на предприятиях с множеством металлических конструкций. В настоящее время технология находит широкое применение на удаленном или опасном производстве, там где нахождение оперативного персонала связано с повышенной опасностью или вовсе затруднительно. К примеру, для задач телеметрии на нефтегазодобывающих предприятиях, а также для контроля за перемещением персонала и транспортных средств в шахтах и рудниках, для определения нахождения персонала в аварийных ситуациях.

Никто не думал, что за последние 20 лет в каждом доме (в цивилизованных странах) появится компьютер с доступом в Интернет. Так и стандарты беспроводных сетей 802.11x , считавшиеся раньше чем-то накладным и сложным, теперь можно встретить почти в каждом доме, хоть и «законспирированными», ведь официально использование Wi-Fi (буду называть им весь спектр стандартов 802.11x ) без соответствующего разрешения у нас запрещено.

Вообще-то, Wi-Fi предназначался для беспроводного соединения двух и более компьютеров в пределах одного помещения, максимум - одной квартиры или офиса. Однако это те же самые радиосигналы, которые, как известно, можно направить, усилить или провести по кабелю. Тогда рамки применения технологии можно несколько расширить: друг с другом можно связывать целые здания и даже кварталы. Но перед нами встают две проблемы: техническая и экономическая.

Техническая проблема: диапазон волн, занимаемый большинством стандартов Wi-Fi , находится в диапазоне 2.4 ГГц, а при таких высоких ее значениях «загнать» сигнал в провод становится крайне непросто. Из-за высокой частоты сигнала передатчики должны находиться непременно в зоне прямой видимости, или максимум разделяться слабенькой перегородкой типа листвы дерева, но никак не стеной дома. Да и мощность передатчика для таких расстояний все-таки маловата, а доступных устройств для усиления сигнала в свободной продаже я не видел.

Экономическая же проблема состоит в том, что существующие устройства для усиления и распространения радиосигнала стоят безумно дорого, а ведь беспроводная сеть должна обеспечивать главное условие - быть дешевле проводных технологий. А зачем тогда она иначе вообще нужна, ведь за такие деньги уже можно протянуть «воздушную» линию сетевого кабеля? Приведу пример: стоимость антенны для распространения Wi-Fi-радиоволн - 200$, стоимость 50м кабеля Belden H1000 с фирменными наконечниками - 60$... Хорошо только одно: прямые руки и знание физики позволяют сократить эти расходы больше, чем в 10 раз! То есть на всю сеть можно потратить не более 10$ (не включая Wi-Fi-адаптеры )!

Постановка задачи

Беспроводные сети создали массу возможностей самым доступным (или дешевым) образом объединить компьютеры, проводное соединение которых будет слишком накладным. Вот и перед мной и моим другом встала подобная задача - соединить «несоединимое».

Казалось бы, даже для существующих стандартов Wi-Fi задача очень сложна: нужно соединить компьютеры в квартирах, находящихся по разные стороны пусть и стоящих неподалеку (на расстоянии 100м) друг от друга двух домов. Какая уж тут прямая видимость. Вот примерная схема:

План действий таков:

Антенна

Вообще, любая новая идея немножко авантюрна и всегда натыкается на чье-либо «нельзя», «идиотизм» и так далее, обязательно найдется «статья», где все задуманное перечеркивается категоричным высказыванием крутого «специалиста», а внизу чаще всего мы можем видеть ссылочки на небольшой интернет-магазинчик с такими, знаете ли, «смешными» ценами...
Существует много типов антенн для Wi-Fi сетей: всенаправленные, параболические, баночные, биквады, точечно направленные. Самые доступные и простые - баночные антенны и биквады. Их можно легко направить (то есть сконцентрировать весь сигнал в определенную сторону), легко изготовить (не зря я упоминал про жесть и банки кофе), они не громоздки (а ведь легкость и незаметность немаловажны). Но для нашей сети мы выбрали баночный тип - он компактнее биквада и имеет достаточно узкую диаграмму направленности (для соединения «точка-точка» в самый раз). В конце концов, не зря же на нем весь GSM работает. Можно конечно использовать тарелку с передатчиком в фокусе или строить непревзойденную по эффективности, поделенной на цену, ФА-20 .

Изготовление баночной антенны подразумевает использование определенных законов волновой теории. Вкратце: сигнал в банке максимален на первой четверти синусоиды волны, и именно в этом месте мы должны расположить волновод определенной длины для его считывания или даже усиления.

Мы использовали антенну из-под диетического продукта, а мой друг - из-под банки Nescafe на 125 чашек. Их характеристики оказались близки к идеальным. Поэтому если не можете найти дома подходящей по размеру банки - линейку в руки и вперед в супермаркет.

При изготовлении возникает еще одна забота - грозозащита. Необходимо убедиться, что рядом находится громоотвод и антенна не торчит на самом высоком месте. Не забывайте об этом! Плюс не забывайте про гидроизоляцию, особенно если антенна находится в не очень доступном месте.

Разъем

В западных источниках мы встречаем требование использовать специальный высокочастотный разъем для беспроводных сетей такого типа. Но он дорог и труднодоступен для покупки, поэтому решено было обойтись самым обыкновенным , какие еще остались в радиомагазинах. Вот как выглядит комплект :

K центральному проводнику, который, по идее, должен обжимать провод, мы и припаиваем наш волновод. Самая трудоемкая часть - припаять к ответному (внешнему) концу провод, ведь других путей кроме как залезть внутрь разъема, нет. Проще всего образовать из конца петлю и, капнув немного олова, расплавить припой внутри разъема.

Провод

Провода, в идеале, должны иметь волновое сопротивление 50 Ом и как можно меньшее затухание. Но про цену таких проводов я уже упоминал, а нужно нам было ни много ни мало 50 метров кабеля - треть дистанции от компьютера до компьютера, а дешевый кабель типа RG-58 вносил очень сильное затухание. Поэтому пришлось использовать обходное решение - более дешевый 75-омный кабель. Дело в том, что на высоких частотах потери несогласовки (ссылаюсь на информацию одного из форумов) невелики - около 10%. Главную роль здесь играет затухание на метр. Поэтому кабель был выбран RG-6U . И характеристики как у дорогого 50-омника, и цена божеская - всего 0.2$ за метр.

Wi-Fi адаптер

При покупке Wi-Fi адаптера нужно помнить следующее: в принципе, характеристики из предлагаемого ассортимента чаще всего одинаковы, поэтому не нужно ориентироваться на мысль, что «вот у этого мощность на децибел больше, поэтому беру его».

А вот наличие внешнего разъема и внешней антенны в комплекте поставки обязательно. Нет, конечно, можете купить и адаптер с маленькой антеннкой непосредственно у разъема, но поверьте мне: паять замучаетесь! Исключение может составлять разве что наличие т.н. «пигтейла» - переходника с RP-SMA разъема на разъем для внешней антенны (N-Type ).

Однако цена такого куска провода - от 10$ вкупе со стеклянным взглядом менеджера. Поэтому такой способ годится разве что при наличии этого самого проводка и качественных высокочастотных разъемов.

Самым подходящим, на наш взгляд, мы выбрали адаптер компании Edimax . Модель у фирмы для PCI всего одна - EW-7128G .

Крепление антенны

Немаловажная часть хорошего приема сигнала - качественное крепление. Тут уж каждый выкручивается по-своему, но я приведу свой вариант крепления, хоть и не считаю его самым удачным (по крайней мере, будьте готовы повторно настраивать свою антенну через 2 дня работы сети).

Вдоль банки крепится алюминиевая пластинка от 3.5″ отсека корпуса ATX . Как правило, в нужных нам местах уже на заводе проделаны дырочки, и нам остается только аккуратно просверлить банку по центру. За крайние отверстия крепится банка, а за центральное - саморезом к торцу любой балки (я использовал старый плинтус) само крепление.

Расчет

Здравый расчет - вот немаловажная деталь успеха, оперируя которым, вы сможете противостоять всем «проискам империализма» в виде небольших коммерческих «статеек».

Итак, мы имеем:

Конечно, мои данные очень приблизительны, но и они дают четкую картину того, что и в таких «жутких» условиях работоспособность сети будет обеспечена. Плюс не надо забывать о том, что баночная антенна концентрирует сигнал в одном направлении, а значит и больше полезной мощности дойдет до получателя.

Установка

Следующий этап - прицеливание. Самый луший способ здесь - экспериментирование, но и посчитать размах углов не помешает. Имеем стандартную геометрическую задачу.

Наклон антенны на крыше будет также составлять чуть больше 4 градусов, и нужно обеспечивать хорошую прочность крепления.

Пробный пуск
Перед первым пуском новой сети хочется привести подсчет всех затрат на ее создание.

Остался самый последний шаг, ради которого собственно, все и затевалось - торжественное включение. Производилось оно без подобавющих этому явлению бутылки шампанского, оркестра и народных гуляний. На экране просто возник сухой скриншот, который и дал ответ на все интересующие нас вопросы:

Честно признаться, в успех мы не верили до последнего. Канал спокойно держит скорость соединения 11МБит/сек. , но реальная скорость копирования вдвое меньше - при хороших условиях (т.е. при правильной пристрелке антенны) средняя скорость составляет 600КБайт/сек, до адресата доходит примерно 4/5 пакетов , остальные доходят после повторного запроса (after retry).

Вывод
Думаю, вы все видите сами. Процесс построения Wi-Fi сети на самом деле не так сложен на практике, как кажется. Главное в этом деле - точный расчет и прямые руки. Конечно, еще желательны и качественные комплектующие, но это не так критично.

Сегодня довольно трудно найти предприятие или организацию, где существует локальная вычислительная сеть (ЛВС) без использования беспроводных технологий доступа. Тип доступа Wi-Fi имеет целый перечень положительных аспектов:

• экономичность, так как нет необходимости монтажа специальных кабелей ко всей технике, которая должна быть подключена к интернету:
• оперативность развёртывания;
• мобильность оборудования;
• комфорт при эксплуатации.

Однако, сколько бы у Wi-Fi не было преимуществ по сравнению с проводными сетями, организация и построение Wi-Fi сети связано с некоторыми трудностями, а именно:

• ограниченная полоса пропускания;
• роуминг;
• промышленные помехи;
• обеспечение безопасного доступа;
• уязвимость к взлому и краже важной информации.

Wi-Fi в отелях и ресторанах

Сегодня требования к предлагаемому сервису в гостиницах и отелях постоянно растут, и наличие точки Wi-Fi, а также качественное обеспечения доступа к интернету - обязательное условие для заведения, предоставляющего услуги временного пребывания. Клиенты изначально выбирают гостиницы или рестораны, где не просто “есть”, а хорошо работает Wi-Fi. Многие гостиницы и отели получают дополнительный доход за счет сдачи в аренду конференц-залов, где имеется место установки Wi-Fi оборудования. С июня 2015 года к заведениям, обеспечивающим общественный доступ к интернет необходимо обеспечивать обязательную СМС авторизацию пользователей, что предъявляет дополнительные требования к Wi-Fi оборудованию.

Wi-Fi на складах

В наши дни трудно представить работу складской логистики без использования беспроводных сканеров штрих-кода. Технологический процесс «от приёма до инвентаризации» в прошлом занимал много времени. Внедрение штрих-кодов значительно упрощает учёт и обработку заказов. И здесь тоже никак не обойтись без Wi-Fi, но здесь есть своя особенность развёртывания Wi-Fi сети — это большая площадь, «бесшовный роуминг», исключая мертвые зоны и отказоустойчивость. Ведь перерывы в работе беспроводной сети на данном объекте может привести к существенным убыткам.

В результате применения современных технологий значительно увеличивается общая продуктивность за счет более оперативного и точного выполнения заказов.

Построение Wi-Fi на складе

Для создания Wi-Fi сети на большой площади и далеко нестандартном объекте, нужно придерживаться некоторых требований, первое из которых является правильный выбор типа оборудования. В нашей стране на рынке складской логистики плотно закрепилось оборудование благодаря:

• высокой наработке на отказ;
• возможности резервирования контроллера («Master»-«Backup») - исключается возможность выхода из строй всей сети одновременно;
• технической поддержке и своевременному обновлению ПО от производителя.

Для обеспечения непрерывного покрытия, как правило, на складах используется оборудование с внешними Omni-антеннами. Мощность передатчика увеличивается выше стандартной (100 мВт). На открытых площадках и пандусах устанавливают оборудование в герметичных IP68 корпусах с электроподогревом.

Теперь узнаем, как построить Wi-Fi сети на спортивных объектах.

Установка Wi-Fi на стадионах или площадях

Как правило, традиционные подходы к проектированию Wi-Fi здесь не работают. Для обеспечения стабильного сигнала приходится разбивать область трибун на сектора. Применяя антенны с узкой диаграммой направленности мы «разрезаем пирог на маленькие кусочки». Таким образом добиваются снижения интерференции (взаимное влияние Wi-Fi точек, вещающих на соседних каналах) и ограничения количества пользователей в пределах сектора (чтобы не перегружать точку). Особое внимание на подобных мероприятиях удаляется сетевой безопасности и радио-контролю и выявлению «радиовредителей». Существенных успехов в данной области достигла компания , оборудование которой установлено на стадионах и вокзалах столицы. Благодаря применения виртуального контроллера BlueSocket, управление этими сетями происходит с одного компьютера. Он предоставляет информацию по каждой точке доступа типа «тонкий клиент», делая Wi-Fi сигнал мощным и далеким. Кроме того, с помощью такого контроллера можно увидеть всю карту покрытия, увидеть, где сигнал немного пропадает и где с ним имеется проблема, чтобы была качественная настройка Wi-Fi сети.

Установка Wi-Fi сигнала в бизнес-центрах или больших офисных зданиях

Для того, чтобы обеспечить максимальное покрытие беспроводной сетью Wi-Fi в крупных офисах, зачастую используется специальные устройства для организации - точки доступа типа, которые просто крепятся к потолку (например - ). Ограниченная диаграмма направленности типа «конус» и бесшовный роуминг по протоколам 802.11R, 802.11K в купе с безопасной 802.1X авторизацией по технологии WPA2-Enterprise делают её досягаемой в любой точке вашего офиса, благодаря чему проблем с соединением не возникает.

Расположение оборудования

Местоположение оборудования для развертки Wi-Fi сигнала также зависит от объекта. Как уже было сказано ранее, если нужно установить сигнал в офисе, отличным вариантом будет установка такого оборудования на потолках. Перегородки, которые часто бывают в офисах, могут мешать распространению сигнала от стандартного Wi-Fi роутера, да и его мощности может не хватить.

Установка оборудования на объектах с большой площадью, будь то стадион или площадь на улице, идеальным вариантом установки будут столбы. На них можно установить точки доступа с антеннами, а сам контроллер установить в серверной или на площадке хостинг-провайдера.

Факторы, влияющие на качество сигнала

Этому пункту следует уделить, по правде говоря, особое внимание. Многие не задумываясь, лепят точки доступа Wi-Fi куда попало, а потом жалуются на производителей оборудования, банально не понимая, что преградой качественному сигналу могут стать радиопомехи. Они могут быть из-за интерференции, работы микроволновых печей, передачи других радиосигналов и так далее. Прежде чем хотите установить аппаратуру операций на важных объектах обязательно проведите специальное , которое покажет, имеются ли конфликты, мешающие качественной передаче сигнала. В ходе инженер определит оптимальные места установки оборудования, тип используемых антенн и оптимальные радиоканалы, на которых имеется меньше помех. Особое внимание следует обратить на это тем, кто хочет установить такое оборудование в бизнес центрах где уже имеется много частных Wi-Fi сетей, а также на промышленных объектах, ведь большое количество индустриальных помех также могут ухудшать соотношение сигнал/шум, делая его передачу данных менее качественной.

Типичные ошибки при установке Wi-Fi точки

Так как ошибок по развертыванию Wi-Fi сети очень много, перечислить все не получится. Поэтому, выбрав самые «популярные», мы опишем их.

• Размещение оборудования беспроводной сети, а также промежуточных точек доступа на небольшом расстоянии от металлических конструкций, которые негативно влияют на мощность сигнала Wi-Fi.
• Использование точек со встроенными антеннами. Эта проблема несет последствия в виде малого радиуса передачи сигнала. И опять во всем виноваты горе-создатели данного оборудования. Стоит отметить, что устанавливать Wi-Fi точки со стандартными антеннами будет дешевле, однако качество передачи будет серьезно хромать.
• Небезопасность сети. В современных Wi-Fi сетях как правило для обеспечения безопасности используется шифрование WPA2-Enterprise с авторизацией на RADIUS-сервере про протоколу IEEE 802.1X. Данный тип шифрования значительно лучше обеспечивает безопасность беспроводной сети, но лишь его наличие не спасёт от DoS атак и кражи паролей по технологии «человек посередине». Для выявления нежелательной активности рекомендуется использовать Wi-Fi точки со встроенным сенсором или отдельные сенсоры Fluke Air Magnet. Специальное ПО собирает статистику и информирует администратора в случае выявления несанкционированных действий в контролируемой Wi-Fi сети.

Таким образом, мы определили основные требования, которые необходимо учитывать при организации беспроводной связи. Важно также уделить особое внимание выбору оборудования, поскольку от его мощности и пропускной способности зависит то, какое именно качество передачи информационных потоков будет иметь Wi-Fi на объекте.

Вам требуется помощь по построению Wi-Fi-сети или подбору оборудования? нам, мы обязательно поможем!

Мне нужна консультация. Свяжитесь со мной.

Беспроводная сеть Wi-Fi является торговой маркой компании Wi-Fi Alliance. Wireless Fidelity можно перевести как точность беспроводной передачи данных. Самое распространенное применение этой технологии – офисные беспроводные сети, по средствам которых сотрудники подключаются к сети Интернет и внутренним ресурсам компании с портативных устройств (лэптопов, планшетов, смартфонов, и т д).

Наш профиль – проектирование, внедрение и сопровождение решений Wi-Fi любой сложности: от хот-спотов в гостиницах, ресторанах, хостелах до беспроводных мультисервисных сетей с сотнями точек доступа и непрерывным покрытием больших помещений, зданий и территорий, с аутентификацией мобильных абонентов по стандарту 802.11X через службы каталогов (к примеру, Active Directory), с системами мониторинга и IDS/IPS.

Стандарт беспроводной сети Wi-Fi (IEEE 802.11) определяет как обязательные функции устройств, так и опциональные, реализация которых остается на усмотрение производителя. Главная особенность оборудования корпоративного сектора состоит в применении этих функций. В своих проектах мы предлагаем оптимальный вариант решения поставленных задач с применением оборудования, которое обладает необходимыми и достаточными для каждой конкретной ситуации функциями.

Структура беспроводной сети Wi-Fi

Мы внедряем решения беспроводных сетей Wi-Fi

Последние годы рынок беспроводных сетей перенасытился решениями различных вендоров. Агрессивную маркетинговую политику ведут некоторые игроки рынка, чаще всего делая акцент на рекламных кампаниях и привлечении Заказчиков, и в последнюю очередь на качестве предлагаемых решений. Задача выбора надёжного и качественного оборудования не простая: желательно иметь большой опыт внедрений и опытных инженеров, знания которых подтверждены сертификатами. В нашей работе мы опираемся на опыт успешных проектов, и предлагаем решения, зарекомендовавшие себя как надёжные и стабильные. Мы отдаем предпочтение портфелю решений Wi-Fi для мультисервисных сетей трех крупнейших вендоров:

• Решения Cisco для беспроводных сетей Wi-Fi;
• Решения Aruba для беспроводных сетей Wi-Fi;
• Решения HP для беспроводных сетей Wi-Fi.

Уникальные преимущества беспроводных сетей Wi-Fi

Повсеместное распространение. На сегодняшний день чип Wi-Fi есть в любом портативном устройстве (ноутбуке, планшете, смартфоне), что позволяет предоставлять доступ в сеть любому пользователю без дополнительных инвестиций на беспроводные адаптеры.

Bring Your Own Device (англ. Принеси Своё Личное Устройство). Концепция BYOD – политика безопасности, при которой сотрудникам компании разрешается приносить собственные портативные устройства (ноутбуки, планшеты, коммуникаторы) на рабочее место и использовать эти устройства для доступа к привилегированным данным и службам компании. Термин так же используется при описании той же практики в отношении учебных заведений, где студенты используют личные устройствах в образовательных целях. При таком подходе выполняются все политики корпоративной безопасности, локальная сеть остается защищенной от возможных угроз. Сотрудникам и студентам удобнее работать со своих личных устройств, и данная практика стала общим трендом. Наша задача – спроектировать и настроить сеть Wi-Fi в соответствии с современными потребностями Заказчика.

Высокий уровень безопасности. В Wi-Fi применяются сложные методы шифрования, которые невозможно обойти или «сломать» при современных вычислительных мощностях. Доступ предоставляется как по паролю, так и по сертификату безопасности. Вход в беспроводную сеть Wi-Fi так же безопасен, как и подключение к порту корпоративного коммутатора.

Масштабируемость. Не каждое внедрение требует дальнейшей масштабируемости (например, отели, рестораны, кафе). Но если перед вами возникла задача построения масштабируемой беспроводной сети то основным моментом является выбор производителя и линейки точек доступа. Не все точки доступа масштабируются от одиночного (standalone access point) внедрения до облака облегченных точек (lightweight access point), управляемых контроллером беспроводной сети Wi-Fi. В масштабируемых беспроводных сетях на первом этапе достаточно установить и настроить несколько точек доступа. Развитие компании и увеличение потребностей не повлечет за собой полной замены оборудования. Необходимо будет лишь обновить программное обеспечение (прошивки) на существующих точках доступа и добавить компоненты беспроводной сети. В некоторых случаях может потребоваться перенос точек доступа на новое место.

Бесшовный роуминг (роуминг мобильных абонентов «без единого разрыва»). Для реализации голосовой (VoIP) или видео связи, в корпоративной инфраструктуре используются механизмы быстрого роуминга (аналог хендовера в сотовых сетях). Контроллер беспроводной сети Wi-Fi передает обслуживание мобильных абонентов при перемещении от одной точки доступа к другой без задержек и потерь пакетов.

Автоматический контроль и управление радио ресурсами системы. Контроллер БЛВС осуществляет динамическое перераспределение частотных каналов и мощностей передатчиков точек доступа по заданным алгоритмам. Благодаря чему снижается уровень помех, создаваемых соседними точками. Реализуются механизмы резервирования точек доступа - в случае если одно из устройств выходит из строя, соседние к нему точки увеличивают мощность и «перехватывают» клиентов, сервис не страдает.

Защита радио эфира от помех и вредоносных клиентов. Стандартное оборудование беспроводной сети Wi-Fi не способно распознать помехи, создаваемые устройствами, не относящимися к стандартам IEEE 802.11. Задача контроля радио эфира ложится на точки доступа с дополнительной функцией анализа спектра, либо специализированные радио сенсоры, дополняющие инфраструктуру беспроводной сети Wi-Fi. В некоторых случаях, эту роль берут на себя точки доступа, переключенные в режим анализа и не обслуживающие клиентов. После обнаружения помехи, система перестраивает план каналов точек доступа. Причем так, чтобы каналы, смежные помехам, присваивались точкам доступа, максимально удалённым от их источников. Кроме того, система позволяет фиксировать попытки «глушения» сети, и блокировать злонамеренные попытки подбора пароля доступа. Во всех случаях ведется протоколирование событий и создание отчетов с указанием локализации беспроводных угроз на плане помещения, и рекомендаций по их устранению.

Определение местоположения устройств. Специализированные службы, запущенные на контроллере беспроводной сети Wi-Fi, позволяют определять местоположение источников излучения по уровню сигнала принимаемого несколькими точками доступа. К ним относятся как клиентские гаджеты и компьютеры, так и источники помех (микроволновки, камеры), устройства злоумышленников («джаммеры», точки доступа - двойники). Система определяет их местоположение и отображает на плане помещения. Существует несколько вариантов реализации подобных систем, их точность составляет порядка 3-5 метров. Данные о положении могут быть использованы для сбора статистики, а так же для запрета применения мобильных устройств в определенных зонах на схеме здания, например, переговорных комнатах или санузлах.

Стабильно высокая скорость доступа. Для обеспечения высоких скоростей доступа к сети необходимо выполнение ряда факторов, основным из которых остается грамотное проектирование БЛВС. Задача инженера, выполняющего обследование или расстановку точек – обеспечить неразрывное покрытие всей территории здания. При этом система должны быть настроена таким образом, чтобы не принимать соединения от клиентов, находящихся за пределами стабильной связи. В этом случае сеть не будет перегружена повторными отправками пакетов, и всем клиентам будет обеспечиваться гарантированная скорость соединения, вне зависимости от нагрузки от каждого.

Повышение лояльности пользователей. В сфере услуг (гостиницы, отели, хостелы, рестораны, кафе, бары, бизнес-центры, торговые центры и молы, и т.д.) предоставление услуг бесплатного доступа в интернет по Wi-Fi существенно влияет на отношение клиента к поставщику услуги и повышает «звездность». Для некоторых потенциальных клиентов возможность доступа в интернет имеет решающее значение. В крупных торговых центрах и молах покупатели получают дополнительную информацию и отзывы о товаре через интернет и с большей вероятностью совершают покупки. Помимо этого, на базе бесплатного доступа к беспроводной сети Wi-Fi может быть реализован интерактивный каталог товаров на платформе веб- портала, а так же корзина покупателя, контекстная реклама, интерактивная схема торгового центра, и прочие сервисы.

Web-аутентификация. Популярное решение для отелей, терминалов аэропортов, торговых центров. Суть его в том, что мобильный абонент подключается к Wi-Fi сети без пароля, открывает интернет браузер и вводит произвольный URL. Система авторизации автоматически перенаправляет его на страницу аутентификации, на которой он может ввести логин и пароль. После успешного ввода пользователь получает доступ в Интернет. Системы web-аутентификации популярны в том числе и в корпоративных беспроводных сетях Wi-Fi, где в качестве логина и пароля используются данные из Active Directory.

Гостевой портал для хот-спотов. Часто в местах с открытым доступом прежде чем попасть в интернет, пользователи попадают на страницу провайдера услуги (ресторан, магазин, сотовый оператор, и т.д.). Откуда, после просмотра обязательной рекламы, клиент перенаправляется в интернет. Данный подход схож с web-аутентификацией, но не требует ввода пары логин/пароль. Портал представляет из себя web-страницу, на основе которой могут быть реализованы любые веб- сервисы, службы сбора статистики, длительности подключений, и т.д. Следует отметить, что за счет рекламы покрываются расходы на доступ клиентов в интернет, который, в том числе, может быть ограничен по скорости/времени/объёму и т.п.

Механизм управления качеством сервиса (QoS): Механизм управления качеством сервиса (QoS - Quality of Service) осуществляет классификацию трафика по типам и по важности, отсылая пакеты высокоприоритетных данных в первую очередь. Без этого механизма невозможно одновременное прохождение по сети больших объёмов простых данных и голосовой связи (VoIP - Voiceover Internet Protocol) или видеоконференций. При отсутствии этой технологии связь «квакает», прерывается, изображение собеседника фрагментируется и покрывается «квадратами».

Сферы применения беспроводных сетей Wi-Fi

Решения Wi-Fi для малого бизнеса . Решения для малого бизнеса отличаются простотой, экономической выгодой и малым временем инсталляции сети. Беспроводной доступ в таких решениях предоставляется для доступа к внутренней сети и сети Интернет. Поддержка голосовой и видеосвязи, а так же потоковых данных существенно ограничена. Обычно количество точек доступа в данных решениях не превышает 4-5 шт., при этом к каждой подключается порядка 6-8 клиентов. Такие конфигурации не требуют применения аппаратных контроллеров, все точки доступа настраиваются отдельно. Для управления сетью необходимо проводить идентичные манипуляции с каждой точкой отдельно, что требует более высокой квалификации IT персонала и сокращает функциональность системы в целом.

Решения Wi-Fi для среднего бизнеса. В подобных инсталляциях могут использоваться как программные, так и аппаратные контроллеры беспроводных сетей Wi-Fi. При этом управление всей сетью централизованное из одной точки, что позволяет оперативно производить настройку всех точек доступа. Их количество варьируется от 10 до 50 штук. В зависимости от потребностей, может быть реализована поддержка гостевой сети и хот-спотов, роуминга клиентских устройств (перехода абонентов между точками доступа без разрыва соединения) с поддержкой голосовой связи и видео вызовов. В решениях подобного класса может быть реализована беспроводная IP-телефония с выделением подсетей для данного класса устройств и присвоением голосовым вызовам более высокого приоритета, чем трафику, посредством механизмов QoS.

Корпоративные решения. В инсталляциях данного уровня всегда используются аппаратные контроллеры беспроводных сетей Wi-Fi. Решения этого класса предполагают использование до 3000 точек доступа, и поддерживают одновременную работу до 30000 клиентских устройств. При использовании специализированных радио сенсоров и точек доступа с функцией мониторинга радио эфира, может быть реализована система определения местоположения абонентов, источников помех и злоумышленников, представляющих угрозу безопасности сети. При этом система обладает способностью к самовосстановлению: при возникновении помех происходит динамический выбор канала, наименее пораженного помехой. Реализуются механизмы защиты от отказа (failover). В случае выхода точки доступа из строя, ее клиенты перехватываются соседним точкам доступа без потери соединения. Безопасность соединения реализуется наиболее надежным методом: посредством RADIUS сервера с шифрованием WPA2 на базе сертификатов безопасности.

Склады и ангары. Для складских комплексов и помещений применяются специализированные точки доступа, защищенные от внешних физических воздействий. Для решений этого класса крайне важным является вопрос выбора места размещения точек доступа и антенн, поскольку в окружении присутствует большое количество металлических конструкций. Для стабильной и бесперебойной работы систем требуется строгое соблюдение правил монтажа. Решения для складов отличаются ориентированностью на работу с носимыми терминалами и сканерами штрих- кодов, а так же радио меток RFID. Для контроля перемещения оборудования и товаров, используются специализированные считыватели и датчики, соединенные в единую систему и представляющие единое решение. Наша компания имеет большой опыт успешных инсталляций беспроводных сетей Wi-Fi подобного типа, что служит гарантом качества выполнения работ.

HORECA (отели, рестораны, кафе). Специфика решений Wi-Fi для гостиниц, отелей, ресторанов предполагает использование беспроводной сети для доступа к Интернет, e-mail, VoIP телефонии и видео- связи. Подобные схемы не требуют реализации функций роуминга клиентов без разрыва соединения, поскольку основной поток трафика идёт с фиксированных точек. Может применяться программный контроллер для настройки и мониторинга точек доступа. Для обеспечения безопасности данных постояльцев и облегчения настройки клиентских устройств применяется шифрование WPA2 на базе пароля, поскольку это исключает возможность прослушивания эфира и перехвата конфиденциальной информации. Для удобства администрирования и продажи услуги доступа в интернет через Wi-Fi можно предоставлять Личный Кабинет каждому мобильному абоненту.

Образовательные учреждения. Помимо коммерческого использования, набирает обороты тенденция развертывания сетей Wi-Fi в образовательных учреждениях. В школах и университетах беспроводной доступ с планшетных ПК полностью переводит весь образовательный процесс в интерактивную среду, что позволяет значительно повысить качество и уровень обучения. Для посещения лекций не обязательно физически находиться в аудиториях, решается вопрос доступа к носителям информации: бумажным пособиям, библиотекам, расписаниям. Взаимодействие между преподавателем и студентом становится доступным в любой точке мира.

Медицинские учреждения. Использование Wi-Fi в медицине - это мгновенный доступ к наиболее актуальной информации из сети Интернет, любые справочные пособия, возможность выписывать рецепты одним прикосновением к экрану, хранение и резервирование всех записей о пациентах на серверах, и т.п.

Решения для операторов. Главная проблема при разворачивании сотовой сети – ограниченная пропускная способность каждой соты. Вся скорость, доступная базовой станции, делится между абонентами. Для увеличения скорости операторы стремятся уменьшить количество абонентов, уменьшая площадь покрытия каждой соты. Это влечет за собой необоснованно высокие затраты на увеличение количества дорогостоящих базовых станций для покрытия той же территории. В этом случае используют Wi-Fi. Дешевые точки Wi-Fi предоставляют доступ в Интернет именно там, где это наиболее необходимо. Голосовые вызовы абонентов проводятся через существующие GSM и 3G сети. При этом нет необходимости разворачивать дополнительные базовые станции 3G. В другом сценарии, Wi-Fi разворачивается совместно с сотами малого радиуса действия (пико- и фемто- сотами) в местах с максимальной плотностью абонентов, для снижения нагрузки на сотовые базовые станции. Ко всему прочему, подавляющее большинство мобильных устройств оснащено Wi-Fi, даже планшетные компьютеры начального уровня и электронные книги, в которых нет никаких других беспроводных коммуникаций. Все эти устройства могут подключаться по Wi-Fi к сетям оператора, расширяя абонентскую базу и увеличивая экономическую целесообразность развертывания подобных сетей. Такая же ситуация наблюдается в сетях 4G (WiMAX / LTE). Зачастую эти технологии применяются в качестве магистрали для доставки трафика в определенные точки. Затем этот трафик распределяется локально через сеть Wi-Fi. Этот процесс называется offload. При этом абонент сотовой сети продолжает получать голосовые звонки и SMS через сотовую сеть, а весь интернет-трафик идет через Wi-Fi. При этом остаются доступны сервисы Интернет-телефонии и видеоконференций, такие как Skype и Lync. Биллинг за Wi-Fi в локальных точках может быть организован любым доступным способом: посредством платежных терминалов, платных СМС с временными паролями и т.п..

Объединение двух локаций радио-мостом (связь точка-точка). Наша компания предлагает решения по организации беспроводных каналов связи точка-точка, радио мостов. Данные технологии незаменимы на объектах, на которых нет возможности организовать канал связи по проводным сетям, либо это экономически не целесообразно. Например, связь между различными строениями на территории одного объекта выгоднее организовывать посредством радиоканала – это надёжное решение, в случаях, когда прокладывать кабель под землей или проводить воздушные линии для передачи малого количества трафика не рационально. Пример такого решения – соединение здания КПП, находящегося на значительном удалении от основного строения. Как правило, используется оборудование, выпускаемое специально для организации каналов точка-точка, не совместимое с другим оборудованием стандарта Wi-Fi. Применяются специализированные антенны с узкими диаграммами направленности, а также точки доступа, предназначенные для использования при различных погодных условиях, с расширенным температурным диапазоном, герметичные и устойчивые к воздействию агрессивных сред. Такие решения требуют качественного монтажа с соблюдением всех правил и в соответствии с требованиями законодательства в сфере связи. Возможность установки подобных систем ограничивается условиями прямой видимости и чистоты области, в которой распространяется радиосигнал между антеннами.

Эта область называется зоной Френеля, представляет собой эллипс с вершинами на антеннах. Выполнение данных условий требует проведения предварительной радиоразведки и, как правило, установки антенн на мачты. При этом, чем дальше расположены объекты, тем ниже скорость, на которой возможна связь. В среднем, приемлемые результаты по скорости и качеству соединения можно ожидать от соединения на расстояние порядка 1-2 км.

Решения для частных домов и квартир. Как правило, при подключении канала Интернет в квартиру, провайдер предоставляет возможность покупки абонентского устройства со встроенной точкой доступа Wi-Fi. Его установка и настройка производится персоналом провайдера, поэтому наша компания не занимается решениями Wi-Fi в квартирах. Однако, вопрос проектирования сети Wi-Fi в коттеджах и загородных домах требует отдельного внимания, и представляет собой нетривиальную задачу. В подобных решениях важную роль играет не только проектирование и качество работы по беспроводному каналу, но и эстетика размещения точек доступа в жилых помещениях. Увеличение площади покрытия в доме достигается за счет установки дополнительных точек доступа. Поскольку основной трафик в домашних сетях – мультимедиа, разработка системы ведется исходя из расположения устройств-потребителей контента и его источников – сетевых хранилищ NAS (Network Attached Storage), конвертеров спутникового телевидения, игровых приставок, ноутбуков, принтеров с Wi-Fi, и т.п. При этом политика присвоения частотных каналов определяется из потребностей клиента, как правило, используются наиболее высокоскоростные конфигурации стандарта 802.11n: канал шириной 40МГц и несколько пространственных потоков MIMO для устройств с несколькими антеннами. Специалисты нашей компании проводят полный комплекс работ по обеспечению беспроводной связью загородных домов и коттеджей.

Технологии Wi-Fi

Системы Wi-Fi могут работать в двух частотных диапазонах – 2,4 ГГц и 5 ГГц. В первом всего 3 не перекрывающихся канала: № 1, 6 и 11. Не перекрывающиеся – значит не подверженные вредному взаимному влиянию. Перекрытие приводит к снижению скорости, увеличению отклика и повторным отправкам пакетов. В 5 ГГц диапазоне таких каналов 8. До недавнего времени этот диапазон был закрыт для свободного использования в России. С 2011 года ситуация поменялась. Использование 5 ГГц устройств теперь более предпочтительно, ввиду малого количества устройств, создающих помехи, и большего количества свободных каналов. В настоящее время действуют 4 стандарта Wi-Fi: a,b,g и n. Стандарт a работает только в диапазоне 5 ГГц, b и g в 2,4 ГГц. Новейший стандарт n позволяет работать в обоих диапазонах. Стандарт b является устаревшим, максимальная скорость не превышает 11 Мбит/с. Версии a и g могут поддерживать соединение на скорости до 54 Мбит/с. Стандарт n позволяет передавать данные на скоростях до 600 Мбит/с. Такая скорость достигается главным образом за счет объединения двух частотных каналов 22 МГц в один 40 МГц. Дополнительно, применяются системы с несколькими приемными и передающими антеннами MultipleInput - MultipleOutput (MIMO), которые позволяют организовывать до 4х параллельных пространственных потоков (в зависимости от количества антенн устройств).

Контроллер беспроводной сети: без контроллера беспроводной сети точки доступа поддерживают несколько SSID и один метод аутентификации (например, WP2). Для использования более широкого функционала и всех описанных выше достоинств, необходимо внедрять контроллер беспроводной сети. Контроллер представляет собой отдельный аппаратно-программный комплекс, подключаемый к проводной инфраструктуре, и соединяющий все точки доступа в единую WLAN (Wireless LAN) сеть.

Точки доступа, применяемые в сети Wi-Fi, могут отличаться как по архитектуре (автономная/управляемая), так и по поддерживаемому функционалу и стандартам. Так, например, в линейке точек доступа можно выбрать оборудование с несколькими радиомодулями (2,4Ггц и 5ГГц), с поддержкой механизмов контроля радиоэфира, различным количеством потоков MIMO. Для большинства точек доступа, управляемых контроллером, характерна «облегченная» версия прошивки – функции управления клиентами выполняет контроллер, каждая точка доступа «специализируется» только на соединении с клиентами по радиоканалу и передаче всех данных на контроллер через защищенный туннель.

Внедрение беспроводных сетей Wi-Fi

Проектирование и инсталляция беспроводных сетей Wi-Fi – комплексная инженерная задача, в решении которой принимают участие специалисты нескольких направлений. Для того чтобы сеть отвечала всем требованиям заказчика и обеспечивала надёжный сервис, на всех этапах внедрения должны строго выполняться требования к размещению точек доступа, ориентации антенн, прокладке СКС для питания точек доступа по PoEи соединения с коммутаторами. Настройкой оборудования должны заниматься инженеры, обладающие знаниями о технике и физике распространения радиоволн, а так же имеющие опыт работы с устанавливаемым оборудованием. В противном случае, Вам могут продать большое количество оборудования, которое по отдельности удовлетворяет всем требованиям, однако инсталлировано так, что представляет собой «груду» дорогого не функционирующего «железа». Наши специалисты имеют соответствующее образование, знания и опыт, а так же сертифицированы производителями оборудования, поэтому вы можете положиться на нас. Об этом свидетельствуют партнерские статусы нашей компании, успешные проекты и подтвержденная квалификация наших инженеров.

Аннотация: При планировании беспроводной сети необходимо учитывать множество факторов для обеспечения наилучших параметров соединения. Пожалуй, самым главным принципом являются грамотное расположение точек доступа с учетом множества параметров. Подробно рассказывается организация офисной сети со всеми поясняющими рисунками, схемами и графиками. Рассмотрен вопрос связи с помощью беспроводной сети нескольких офисов. Следует обратить внимание на Приложение Б – эта информация поможет грамотно использовать радиочастотный диапазон, а следовательно и выбрать необходимый стандарт беспроводной передачи данных.

Для организации сети адаптеры переводятся в режим инфраструктуры, а точка доступа - в режим точки доступа. При этом создается одна зона обслуживания, в которой находятся все пользователи сети.

При размещении точки доступа при развертывании малой сети следует обеспечить достаточное качество связи на всех рабочих местах, а также удобство в размещении самой точки. Типовое решение - закрепить точку доступа непосредственно на фальш-потолке, при этом провода электропитания и проводной сети будут проходить над фальш-потолком либо в коробах.

Необходимо иметь в виду, что при расширении сети и увеличении количества пользователей скорость связи будет падать (пропорционально числу пользователей). Наибольшее разумное количество пользователей обычно составляет 16-20. Помимо этого скорость и качество связи зависят и от расстояния между клиентом и точкой. Эти соображения могут потребовать расширения базовой сети.