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 2×2 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. 

Источник: habr.com