1. ОСНОВНІ ВИМОГИ
2. КОЛИ ПОТРІБНА ВИСОКА ЩІЛЬНІСТЬ
3. Швидкість і щільність - головне в Wi-Fi
4. АНАЛІТИКА WI-FI
5. WI-FI ЯК ПОМІЧНИК / КОНКУРЕНТ мереж МОБІЛЬНОГО ЗВ'ЯЗКУ

22-23 вересня в Москві пройшла вже 19-а за рахунком конференція «БЕСІДА», організована компанією CompTek. Це головний російський форум в області бездротових мереж передачі даних, на якому детально аналізується стан і оцінюються перспективи ринку Wi-Fi, бездротових засобів фіксованого широкосмугового доступу, а з цього року - і бездротових рішень для Інтернету речей. В даному матеріалі - розповідь про Wi-Fi.

Більшість учасників конференції «БЕСІДА» оптимістичні в оцінці перспектив розвитку ринку Wi-Fi. За словами Станіслава Рибалко, керівника напряму бездротових технологій компанії CompTek, в Росії нарешті «пішли» великі проекти з впровадження Wi-Fi - в першу чергу вони реалізуються операторами зв'язку. Крім того, будуються мережі Wi-Fi високої щільності, які стають особливо актуальними з урахуванням майбутнього проведення в Росії чемпіонату світу з футболу.

За даними «TMT Консалтинг», за два останні роки (з 2014 по 2016 рік) число операторських хотспотов Wi-Fi збільшилася на 35% - до 83 тис. Штук. Дохід же від послуг на ринку операторського Wi-Fi виріс ще значніше: з 1,4 до 3,4 млрд руб., Незважаючи на стагнацію телекомунікаційного ринку в цілому. Це зростання пов'язане в першу чергу з державними проектами (B2G), на які припадає 58% доходів. Частка в доходах B2B становить 39%, а ось в сегменті B2C (3% доходів), за словами Костянтина Анкілова, керуючого партнера «TMT Консалтинг», «поки ніхто заробляти не навчився».

Якщо в 2014 році приблизно третина хотспотов (29%) компанії розгортали і експлуатували самостійно, то в поточному році цей показник знизився до 19%. Костянтин Анкилов пов'язує це як з розвитком мереж Wi-Fi операторами, так і зі змінами в регулюванні: все менше компаній готові самостійно вирішувати технічні проблеми ідентифікації користувачів, як того вимагає законодавство.

Згідно з даними «TMT Консалтинг», найбільше число хотспотов Wi-Fi (67%) встановлено в Москві. Явне домінування столичного сегмента вказує на відносну незрілість ринку, розвиток якого має супроводжуватися збільшенням частки регіонів. Лідерами на московському ринку за кількістю встановлених хотспотов (по 30%) є компанія «Белугас Нетворкс», що розвиває мережу c2_free (вона позиціонує її як «першу городcкую мережу Wi-Fi»), і компанія «ВимпелКом». Показники інших представників «великої трійки», «Мегафона» і МТС, - 12 і 11% відповідно. 13% хотспотов встановлено компанією «Максима-Телеком», яка розгорнула мережу Wi-Fi в московському метро. В цілому по Росії лідером також є «Белугас Нетворкс» - 24% хотспотов. Далі йдуть «ВимпелКом» (15%), «Ростелеком» (12%), «Мегафон» (11%), МТС (11%), «Максима-Телеком» (10%) і «Ер-Телком» (9% ).

ОСНОВНІ ВИМОГИ

На думку Сергія Голованова, регіонального технічного менеджера компанії Cambium Networks, Wi-Fi стає все популярнішим як технологія для голосового зв'язку, альтернативна класичним стільниковим системам. Тому одним з важливих вимог до сучасних рішень Wi-Fi, поряд з високою продуктивністю і ємністю, є безшовний хендовер (стандарт IEEE 802.11r) - швидке переключення клієнта на іншу точку доступу без перерви сервісу.

Крім того, замовники зацікавлені в тому, щоб при розгортанні мереж Wi-Fi «поменше копати і тягнути кабелі». Задовольнити цю вимогу, як вважає фахівець Cambium Networks, допомагає підтримка пористих топологій (mesh), а також наявність доступних за ціною підключень для точок доступу (backhaul). Зв`язок з вищестоящими вузлами може бути забезпечена, зокрема, за рахунок ресурсів самої ТД - наприклад, в діапазоні 5 ГГц. Для спрощення і прискорення розгортання мережі також важлива наявність коштів автоконфігурірованія і шаблонів для налаштування.

Аналізуючи наявні на ринку пропозиції, Сергій Голованов виділяє дві групи рішень. До першої відносяться недорогі продукти, пропоновані такими компаніями, як Ubiquiti Networks і MikroTik. Ці рішення мають надзвичайно привабливою ціною (100-300 доларів), але при цьому вони часто характеризуються поганою масштабністю, обмеженими можливостями управління, недостатньою надійністю і невисокою ємністю. Будуються подібні мережі, як правило, на основі програмного контролера або взагалі без нього.

Інша група - рішення з відмінними характеристиками і широкою функціональністю, пропоновані такими компаніями, як Cisco, Aruba (тепер у складі HP), Ruckus (в складі Brocade), Meru (в складі Fortinet), Zebra Technologies і рядом інших. Мережі на базі продуктів зазначених компаній часто будуються з використанням апаратних контролерів. За словами Сергія Голованова, їх відрізняють хороша радіочастотна частина, широка функціональність (в тому числі наявність коштів аналітики), керованість провайдерського рівня, велика ємність, надійність. Але і вартість таких продуктів досить висока - за оцінкою фахівця Cambium Networks, від 500 доларів, хоча слід зазначити, що в портфелі пропозицій названих вендорів все частіше з'являються і рішення нижнього цінового діапазону.

Вийшовши на ринок Wi-Fi пізніше більшості конкурентів, компанія Cambium Networks, як стверджують її представники, вирішила поєднати переваги двох груп наявних рішень (невисока вартість першої і функціональність другий) в продуктах cnPilot. У це сімейство входять кілька ТД з підтримкою 802.11ac і 802.11n, в тому числі з можливістю одночасної роботи на частотах 2,4 і 5 ГГц. Контролер cnMaestro (по суті, це система управління) є програмним і може бути розгорнутий як локально, так і в хмарі. Останній варіант, вважають в Cambium Networks, оптимальний для малих мереж.

Архітектурна гнучкість відрізняє пропозиції практично всіх провідних постачальників рішень Wi-Fi. Так, Ruckus Wireless пропонує три варіанти архітектури. Перший - без виділеного контролера: в цьому випадку функції контролера реалізовані в ПО самих точок доступу, таке рішення забезпечує роботу в одній мережі до 25 ТД. Другий варіант - з контролером, який може бути виконаний як окремий пристрій або розгорнуто в приватному хмарі у вигляді ПО (віртуальний контролер). При цьому віртуальний і фізичний контролери мають однакову функціональність. Нарешті, третій варіант - управління точками доступу з публічного хмари. Менеджер по продуктам Ruckus Олексій Зайцев звертає увагу на те, що майже всі випускаються компанією точки доступу можуть використовуватися в будь-який з трьох архітектур.

КОЛИ ПОТРІБНА ВИСОКА ЩІЛЬНІСТЬ

Одним з визначальних факторів для розгортання нових мереж Wi-Fi в найближчі два роки є підготовка Росії до проведення чемпіонату світу з футболу в 2018 році. Причому мова в даному випадку йде не тільки про побудову бездротових мереж на стадіонах, а й про охоплення ними готелів, вокзалів, транспорту, центральних вулиць тощо. У зазначених місцях будуть потрібні рішення, які отримали назву «Wi-Fi високої щільності (HD)» . Як показало опитування, проведене на конференції «БЕСІДА» аналітичною групою OSP Data, саме впровадження систем високої щільності є, з точки зору російських фахівців, найактуальнішим напрямом розвитку бездротових мереж передачі даних (див. Врізку «Швидкість і щільність - головне в Wi-Fi »).

Швидкість і щільність - головне в Wi-Fi

На 19-й конференції «БЕСІДА» аналітичне агентство OSP Data провело бліцопитування для виявлення актуальних для російських замовників напрямків розвитку бездротових мереж передачі даних. Найбільш важливим виявилося розвиток систем високої щільності, трохи менше голосів отримало підвищення швидкості передачі даних. Два інших запропонованих варіанти відповіді - адаптація до вимог Інтернету речей (IoT) і реалізація засобів аналітики - вибрали значно менше число фахівців.

Як приклад мережі з низькою щільністю Віктор Платов, інженер-консультант Cisco, призводить інфраструктуру на складі, де є 30 точок доступу і всього 10 активних клієнтів. В даному випадку проектування мережі (вибір місця установки точок доступу) визначається завданням забезпечення покриття території. Протилежний приклад об'єкта, де необхідна мережа HD, - конференц-зал, в якому можуть збиратися кілька сотень людей. Для покриття всієї площі такого залу цілком достатньо однієї точки доступу, проте вона не зможе обслужити навіть сотню клієнтів, тому традиційний підхід до проектування не годиться.

«Багато компаній вже наступили на граблі, розгорнувши« звичайні »мережі Wi-Fi: коли в зоні покриття однієї точки доступу виявлялася сотня осіб [з мобільними пристроями], така мережа« лягала »», - розповідає Станіслав Рибалко. За оцінкою експертів, саме показник 50-100 активних клієнтів на одну точку доступу є тією межею, починаючи з якої можна буде говорити про рішення високої щільності.

Віктор Платов представив на конференції ряд загальних рекомендацій з проектування та побудови мереж Wi-Fi високої щільності. На його думку, ключовими факторами завжди є планування радіосистеми і вибір антен: «Який би функціональністю не володіла система, при поганому радіопокриття нічого не допоможе». У системах HD, стверджує фахівець Cisco, потрібні маленькі стільники з спрямованими антенами.

Малий розмір стільники гарантує високу швидкість і ефективність (низька частка повторних передач), а спрямовані антени - мінімізацію інтерференції між зонами, які обслуговуються точками доступу, які працюють на одному частотному каналі. При виборі місця розміщення і орієнтації антени повинна завжди забезпечуватися пряма видимість всіх клієнтів, а для рівномірного розподілу клієнтських пристроїв між точками доступу не слід допускати ні занадто «яскравих», ні білих плям.

«Років вісім тому навіть на своїх великих конференціях CiscoLive ми розгортали мережі Wi-Fi з використанням всеспрямованих антен і отримували (від делегатів) середню оцінку 3 за якість роботи бездротової мережі, - розповідає Віктор Платов. - Тепер ми встановлюємо виключно точки доступу з спрямованими антенами і отримуємо середні оцінки 4,8-4,9 ».

Сама Cisco пропонує кілька варіантів спрямованих антен з різними діаграмами. Крім того, в арсеналі компанії є точки доступу (моделі 3800), до яких можна підключити дві різні антени для роботи в одному частотному діапазоні (5 ГГц), але на різних каналах (див. Рис. 1). Таке комбінування антен дозволяє забезпечити оптимальне формування зони обслуговування.

Інша рекомендація фахівця Cisco - використовувати якомога менше ідентифікаторів SSID. «На кожен SSID точка доступу раз в 100 мс відправляє спеціальне повідомлення Beacon, що анонсує її присутність. Розмір цього повідомлення в середньому 180 байт. При чотирьох SSID, налаштованих на точці доступу, відсилання сигнальних повідомлень при швидкості 1 Мбіт / c займає до 70% ефірного часу », - пояснює він. Зазвичай достатньо двох SSID на мережу: наприклад, один ідентифікатор для співробітників, що проходять аутентифікацію за допомогою механізму 802.1x, інший - для гостей, які входять через Web-сайт. Крім того, підтримку мінімальних швидкостей слід відключити, бо саме на таких швидкостях пересилаються сигнальні повідомлення. Так, в розглянутому вище прикладі з чотирма SSID при швидкості 12 Мбіт / с частка «з'їдається» службовими повідомленнями пропускної здатності зменшується до 6%.

Наступна рекомендація від Cisco пов'язана з відключенням наявної на об'єкті мережі. «Нещодавно на одному московському стадіоні ми проектували мережу Wi-Fi високої щільності. Там вже є мережа Wi-Fi, звичайна, чи не HD. Заміри показали, що завантаженість ефіру цією мережею в смузі 2,4 ГГц знаходиться на рівні 90%, причому в основному це передача службової інформації », - розповідає Віктор Платов. Перехід на єдину БЛВС з високою щільністю дає масу переваг, у тому числі підвищення ефективності використання частотного ресурсу. Частка керуючого трафіку зазвичай скорочується з 30-40% до менше 1% ефірного часу, що залишає більше ресурсів для корисного трафіку.

Ще одна порада - максимально спростити підключення користувачів до мережі. Справа в тому, що підключений пристрій генерує набагато менше службового трафіку (Probe Request), ніж непідключеному, яке постійно шукає, куди йому підключитися, відправляючи на кожному каналі запити з усіма відомими йому SSID (див. Рис. 2). Ідеальний варіант - технологія Hotspot 2.0, яка забезпечує «прозоре» підключення, яке не потребує від користувача взагалі ніяких дій. Щодо простий спосіб надає і Web-аутентифікація. А от необхідність перегляду при підключенні до мережі декількох рекламних роликів може дратувати користувача, що знижує частку підключень.

Ворогами мереж Wi-Fi високої щільності, крім сторонніх ТД, є перешкоди, походження яких не пов'язано з Wi-Fi. Відеокамери, бездротові аудіосистеми, освітлювальне обладнання, піротехнічні та інші системи можуть займати частоту Wi-Fi (2,4 ГГц). Подібні джерела перешкод можуть повністю «вбити» мережу Wi-Fi. Методи боротьби зрозумілі: треба або вимкнути джерела перешкод, або змінити частоти.

Крім загальних рекомендацій, кожен виробник пропонує власні ноу-хау, що спрощують побудову мереж HD. Так, наприклад, Ruckus відома низкою технологій, які значно підвищують ефективність роботи мережі Wi-Fi в режимі високої щільності. Це, зокрема, алгоритм BeamFlex, який забезпечує формування точкою доступу унікальних діаграм спрямованості для кожного окремого клієнта відповідно до особливостей радиосреде в даний момент часу в даному місці (див. Рис. 3). Крім того, антени ТД Ruckus працюють в обох поляризаціях (вертикальної і горизонтальної), що гарантує більш якісну взаємодію зі смартфонами і планшетами, орієнтація яких в просторі щодо антен точки доступу постійно змінюється.

АНАЛІТИКА WI-FI

Ті ж самі службові повідомлення, які можуть викликати негативний ефект, знижуючи ефективність роботи мереж Wi-Fi, виявляються надзвичайно корисними для отримання різних аналітичних даних. Пристрої Wi-Fi постійно посилають запити Probe Request, в яких містяться їх (пристроїв) унікальні МАС-адреси. Це дозволяє відстежити появу конкретного пристрою в зоні обслуговування даної точки доступу і отримати відповіді на питання: що за апарат використовується, коли він вперше з'явився в даній зоні, як часто повертається в неї і т. Д. А вимір сили сигналу дає можливість визначення координат Вашого і визначити, як воно переміщається. Ця інформація може виявитися корисною для торгових центрів, транспортних вузлів та ін., Оскільки дозволяє дізнатися, скільки людей проходять повз даної зони (наприклад, магазину), скільки заходять в неї, як довго там затримуються, звідки приходять, куди йдуть і т. Д .

Найпростіший варіант - встановлення факту присутності клієнта Wi-Fi в даній зоні. В цьому випадку координата пристрою не визначається. Як розповідає Юлія Андріанова, менеджер з розвитку бізнесу бездротових технологій Cisco, для визначення присутності просто вимірюється рівень сигналу від пристрою Wi-Fi (RSSI) і фіксується його перебування в межах покриття даної зони. При цьому зазвичай задається якийсь граничний рівень сигналу, щоб виключити користувачів, які перебувають за межами цікавить зони.

Координати пристрої зазвичай обчислюються за методом тріангуляції (див. Рис. 4). Відстань від ТД до клієнта розраховується за потужністю отриманого сигналу. Дані від однієї точки доступу дозволяють визначити, що пристрій може перебувати на окружності розрахункового радіуса. Коли пристрій перебуває в межах видимості двох точок доступу, можна встановити лінію, на якій воно знаходиться. У разі трьох і більше - розрахувати місце знаходження (в точці перетину трьох кіл). За словами Юлії Андриановой, точність такого методу залежить від кількості і розташування точок доступу і становить 5-10 м.

Періодичність оправлення запитів Probe Request залежить від моделі конкретного мобільного пристрою, однак з урахуванням прагнення виробників підвищити час автономної роботи пристроїв спостерігається тенденція до зниження частоти відправки Probe Request. Деякі пристрої генерують такі запити раз в дві хвилини. Це занадто великий інтервал, щоб відслідковувати переміщення людини з потрібним рівнем деталізації. Cisco розробила спеціальну технологію FastLocate, яка дозволяє відстежувати трафік і отримувати інформацію частіше: 6-8 разів на хвилину. Цього достатньо, щоб встановити маршрут переміщення клієнта. Для реалізації алгоритму FastLocate використовується спеціальний модуль сканування, що встановлюється в точки доступу Cisco 3600 і 3700.

Ще одна з розробок Cisco для Поліпшення збору аналітичних Даних - Cisco Hyperlocation (див. Рис. 5). Однойменний модуль містить масив з 32 антен, який надягає на ТД і дозволяє визначити кут, під яким знаходиться пристрій щодо точки доступу (Angle of Arrival, AoA). При застосуванні методу тріангуляції виходять не три плями, а три вектора, що підвищує точність визначення координат до 1-3 м. Крім того, знання потужності сигналу RSSI і кута AoA дає можливість оцінити, де знаходиться пристрій, навіть при наявності однієї точки доступу.

Особливістю модуля Hyperlocation є вбудована підтримка Bluetooth Low Energy (BLE). Як і Wi-Fi, технологію BLE можна використовувати для фіксації факту знаходження пристрою в зоні «чутності» мітки iBeacon. Такі мітки стоять зовсім недорого, проте вони потребують періодичної заміни батарейок, до того ж мітка легко може бути безконтрольно перенесена в інше місце. Рішення Hyperlocation з вбудованою міткою iBeacon позбавлене таких недоліків.

Технологія BLE може використовуватися для примусової доставки по каналу Bluetooth різних повідомлень на що знаходяться поряд з міткою пристрою. Крім того, для передачі повідомлень можуть бути задіяні технології RFID і NFC.

Для реалізації функцій зі збору аналітичних даних, крім інфраструктури Wi-Fi, в разі вибору рішення Cisco необхідний ще сервер CMX (Connected Mobile Experience), де власне і накопичуються дані. Як зазначила Юлія Андріанова, дане рішення користується все більшою популярністю: в світі вже більше 2100 замовників розгорнули системи аналітики на базі CMX, три проекти реалізовані в Росії.

WI-FI ЯК ПОМІЧНИК / КОНКУРЕНТ мереж МОБІЛЬНОГО ЗВ'ЯЗКУ

Одним з напрямків розвитку мереж Wi-Fi є їх використання для розвантаження (off-load) мереж стільникового зв'язку. Кілька років тому ця тема активно обговорювалася, але до реальних проектів справа не дійшла. Головна причина в тому, що основні інвестиції операторів стільникового зв'язку були спрямовані на розвиток мереж 4G / LTE. Забезпечуються цими мережами високі швидкості передачі даних, поряд з їх невисокою поточної завантаженістю, і сьогодні дозволяють операторам стільникового зв'язку відкладати питання про впровадження рішень для розвантаження. Однак, на думку багатьох експертів, вже найближчим часом це питання стане актуальним.

Більш того, в перспективі мережі Wi-Fi можуть не тільки «допомагати» мереж стільникового зв'язку, але і, «вийшовши» на вулицю, конкурувати з ними. За даними «TMT Консалтинг», число що знаходяться поза приміщеннями (outdoor) хотспотов Wi-Fi в Росії за останні два роки зросла з 14,9 до 21,9 тис. Штук, так що тепер на них припадає 27% всіх встановлених хотспотов. Дуже активно розвиваються проекти міського Wi-Fi. Все частіше міські адміністрації звертаються до операторів з проханням покрити мережею Wi-Fi тимчасово або постійно різні території: місця проведення масових заходів, парки, зупинки громадського транспорту тощо. Москва тут також стає прикладом для наслідування: слідом за столицею керівництво інших міст докладає зусиль щодо забезпечення зручне інформаційний простір для взаємодії з городянами і гостями.

Провідні виробники систем Wi-Fi мають в своєму арсеналі готові рішення для реалізації схем розвантаження. Так, наприклад, найпродуктивніший контролер Ruckus - модель SCG-200, яка підтримує до 10 тис. Точок доступу (при розгортанні кластера контролерів з резервуванням 3 + 1 число підтримуваних точок доступу зростає до 30 тис.), - виконує функції не тільки контролера мережі Wi-Fi, але і шлюзу для інтеграції з ядром (core) мереж стільникового зв'язку. Така інтеграція створює умови для розвантаження мережі стільникового зв'язку шляхом передачі «важкого» трафіку даних через Wi-Fi відразу в Інтернет.

Однак амбіції оператора мережі Wi-Fi можуть не обмежуватися тільки допомогою в розвантаженні стільникових мереж. Все більше операторів по всьому світу будують плани стати повноцінними віртуальними операторами стільникового зв'язку (Full MVNO). Відмінність від звичної моделі MVNO полягає в тому, що оператор Full MVNO має в своєму розпорядженні практично всю інфраструктуру, необхідну для надання послуг стільникового зв'язку, - за винятком лише базових станцій. І передові виробники істотно доопрацювали свої технічні рішення в справі реалізації Full MVNO.

Так, компанія Brocade (якої, нагадаємо, тепер належить Ruckus) пропонує віртуалізувати реалізацію функціоналу ядра EPC (vEPC), який може бути інтегрований з мережею Wi-Fi. Як зазначає Олексій Зайцев, в vEPC є всі елементи класичного ядра EPC, включаючи кошти для зберігання призначених для користувача даних і формування SIM-карт. При цьому розгортання цієї системи незрівнянно простіше, ніж традиційного ядра EPC. Із завданням, як стверджує фахівець Ruckus, може легко впоратися один інженер.

Згодом «повноцінні» MVNO можуть почати будувати і власні мережі радіодоступу, якщо, звичайно, це виявиться вигідніше розвитку мереж Wi-Fi.

Олександр Барсков, провідний редактор «Журналу мережевих рішень / LAN»