Projektowanie sieci bezprzewodowej WLAN i propagacja fal radiowych

Przy planowaniu sieci bezprzewodowej w przedsiębiorstwie trzeba wziąć pod uwagę wiele czynników. Jednym z elementów, które ułatwiają projektowanie funkcjonalnej, stabilnej i wydajnej sieci WLAN jest pomiar propagacji fal radiowych. Na czym to polega i jak zrobić to dobrze?

“A może usuniemy z oferty usługę pomiaru propagacji fal radiowych?”

Jeszcze kilka lat temu sieć WLAN uznawana była za niestabilną i mało przepustową. Obecnie jest standardem, bez którego trudno wyobrazić sobie funkcjonowanie wielu przedsiębiorstw produkcyjnych, magazynów i nowoczesnego biura. WLAN w zasadzie jest fundamentem funkcjonowania wielu biznesów, szczególnie tych, w których mobilność pracowników jest na porządku dziennym. Z tego powodu wdrożenie sieci bezprzewodowej powinno być jednym z priorytetów w każdej firmie. Najistotniejsze etapy projektowania sieci WLAN w przedsiębiorstwie omówiłem w poprzednim artykule – Sieć bezprzewodowa – WLAN w firmie. Najlepsze praktyki >>. W tym tekście skupię na jednym z istotniejszych aspektów związanym z procesem projektowania sieci bezprzewodowej w przedsiębiorstwie – pomiarze propagacji fal radiowych i wyjaśnieniu jego potrzeby.

Moja praktyka pokazuje, że niektórzy klienci nie zdają sobie sprawy z korzyści, jakie płyną z właściwe przeprowadzonych pomiarów. Stąd też dość pojawiające się w rozmowach pytania typu:

• Czy pomiar propagacji fal radiowych jest nam potrzebny?
• Dlaczego proponujecie 12 punktów dostępowych, skoro teraz wykorzystujemy sześć, (co prawda są już przestarzałe, ale przecież dobrze działają)?
• Dlaczego trzeba wymieniać dodatkowe anteny lub punkty dostępowe na silniejsze, skoro na starych działało dobrze?
• Musimy dostać lepszą ofertę cenową. Może w takim razie usuniemy z oferty usługę pomiaru propagacji fal radiowych?

Tymczasem pomiar propagacji fal radiowych jest jedną z tych pozycji, których z pewnością usuwać nie warto. Dlaczego?

Sprawdź też: Projektowanie instalacji przeciwpożarowej w budynkach

Co kryje się pod terminem propagacja fal radiowych?

Istota funkcjonowania sieci bezprzewodowej jest bardzo prosta. W sieci bezprzewodowej dane są przesyłane i odbierane przez interfejs radiowy. W ten sposób wyeliminowany zostaje jeden z klasycznych elementów tej komunikacji, czyli kabel. Miejsce kabla zastępuje tutaj wiele urządzeń nadawczo-odbiorczych nazywanych punktami dostępowymi, które emitują fale radiowe pozwalające na komunikację między poszczególnymi urządzeniami znajdującymi się w sieci. Od gęstości rozmieszczenia i zasięgu tych fal zależy oczywiście stabilność i funkcjonalność sieci. Aby sieć w przedsiębiorstwie spełniała swoje zadanie, musi w każdym miejscu fabryki, magazynu, biura i sali konferencyjnej działać na porównywalnym poziomie. W ten sposób, by w każdym miejscu potencjalny pracownik mógł korzystać z internetu bez odczuwania wyraźnego dyskomfortu. Żeby to osiągnąć, trzeba sprawdzić czy emitowane przez punkty dostępowe fale pokrywają cały teren w równomiernym stopniu. Do tego służy pomiar propagacji fal radiowych i inne kwestie poruszone poniżej. W jaki sposób przeprowadza się takie badanie?

Propagacja fal radiowych – na czym polega?

Pomiar propagacji fal radiowych może zostać przeprowadzony dwiema metodami. Wszystko zależy od tego, gdzie będziemy instalować sieć WLAN

Pomiar propagacji fal radiowych bez “wizji lokalnej”.

Ma zastosowanie wtedy, gdy należy zaprojektować sieć WLAN w pomieszczeniach, które nie są jeszcze przeznaczone do użytku. Na przykład firma buduje nowy magazyn lub biuro i musi zrobić okablowanie do punktów dostępowych (AP) >>. Wówczas przeprowadzamy pomiary sieci bez wizji lokalnej. Przygotowywane są też kable “na zapas” w przypadku, gdyby układ gotowych pomieszczeń finalnie różnił się od tych w projekcie.

Pomiar propagacji fal radiowych na miejscu i modelowanie.

Drugą metodę stosujemy i rekomendujemy w miejscach, które są już użytkowane. Wykonujemy wówczas pomiary lokalne. Następnie dane są wrzucamy do specjalnego oprogramowania, w którym tworzymy modelowanie propagacji fal radiowych.

Modelowanie sieci zwane inaczej radioprojektowaniem to w skrócie komputerowa symulacja, która na podstawie danych zebranych z danego obiektu pozwala na zbudowanie szczegółowego modelu planowanej sieci. Oprogramowanie na podstawie wprowadzonych danych (wymiary pomieszczenia, lokalizacja, umiejscowienie ścian, mebli i innych przeszkód) pozwala zaplanować i przewidzieć potencjalny zasięg radiowy. W ten sposób można dokładnie i szczegółowo dopasować całą strukturę sieci WLAN do specyfiki budynku oraz do wymagań projektowych. W tego typu symulacji możemy prześledzić różne warianty rozmieszczenia punktów dostępowych. Symulacja bierze pod uwagę wszystkie niezbędne aspekty projektowania sieci, a nawet te, z których nie zdajemy sobie sprawy. Przy planowaniu uwzględniane są: częstotliwość, adres IP, moc nadawania, typ anteny, specyfikacja 802.11 itp.

W efekcie otrzymujemy raport, który uwzględnia wszystkie potencjalne zagrożenia i dzięki któremu możemy dokonać rozmieszczenia i konfiguracji punktów dostępowych wraz z ich przepustowością, wydajnością oraz szybkością przesyłania danych dostępowych.
Na jego podstawie przygotowujemy projekt, stabilnej i wydajnej sieci, która będzie dopasowana do potrzeb przedsiębiorstwa.

Przykładowe dane jakie zawiera raport pomiaru propagacji fal radiowych.

BADANIA PROPAGACJI SYGNAŁU WLAN DLA STANDARDOWEJ SIECI IEEE 802.11BG (na podstawie AirMagnet® WiFi Analyzer PRO)

• Siła sygnału dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Siła sygnału dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Stosunek sygnału do szumu (SNR) dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Stosunek sygnału do szumu (SNR) dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Nakładanie się kanałów dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Nakładanie się kanałów dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Liczba punktów dostępowych dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Liczba punktów dostępowych dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Szybkość transmisji danych dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Szybkość transmisji danych dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Przepustowość dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Przepustowość dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Powiązany punkt dostępowy dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Powiązany punkt dostępowy dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Utrata pakietów dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Utrata pakietów dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Wykorzystanie widma dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Wykorzystanie widma dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz
• Przepustowość kanału dla lokalizacji XYZ w paśmie 2,4 GHz
• Przepustowość kanału dla lokalizacji XYZ w paśmie 5 GHz

Sprawdź też: Audyt bezpieczeństwa infrastruktury sprzętowej IT >>

Przygotowanie projektu sieci WLAN na podstawie modelu propagacji ma pewne zalety:

• Ten sposób projektowania pozwala na szybkie i elastyczne przetestowanie różnych opcji wariantów układu sieci, biorąc pod uwagę dodatkowe parametry takie jak zakłócenia, lokalizacje i częstotliwość.
• Specjalistyczne oprogramowanie pozwala na skuteczne znalezienie najlepszych i optymalnych rozwiązań, które w efekcie mogą doprowadzić do sporych oszczędności.

Oczywiście te zalety modelu propagacji działają tylko i wyłącznie wówczas gdy projektowanie jest wykonywane przez wykwalifikowanego pracownika, który jest w stanie zinterpretować dane i skonfrontować je z rzeczywistością. Każdego typu model propagacji musimy finalnie zweryfikować “na żywo” po rozmieszczeniu punktów dostępowych. Pewnych zjawisk, np. interferencji z obcych sieci lub urządzeń zakłócających, nie można zobrazować, realizując modelowanie teoretyczne.
Interferencja, czyli nakładanie się fal radiowych z konkurujących źródeł sygnałów, może być źródłem wielu zakłóceń w działaniu sieci WLAN. Z tego powodu w trakcie projektowania sieci przeprowadzamy również weryfikację interferencji. Na podstawie badań dobiera się sprzęt, który będzie wspierał widoczność widma względem interferencji i potrafił sam zmienić kanał po wykryciu przeszkody.

Audyt sieci bezprzewodowej z pomiarami propagacji fal radiowych

Pomiary propagacji fal radiowych są przeprowadzane nie tylko w przypadku projektowania nowej sieci, ale również do zdiagnozowania problemów z działaniem sieci bezprzewodowej funkcjonującej już w danej organizacji (w hali produkcyjnej, magazynie czy biurze).
Często takie problemy mogą być spowodowane wadliwą konfiguracją punktów dostępowych, ich niewystarczającą ilością, złą lokalizacją lub niedopasowaniem siły sygnału do specyfiki pomieszczenia.

Przy audycie sprawdzana jest cała struktura dotychczasowej sieci, w tym:

• rozmieszczenie poszczególnych punktów dostępowych (AP);
• siła sygnału emitowana przez punkty dostępowe;
• oraz wykrywane są potencjalne źródła zakłóceń pochodzące od urządzeń nie obsługujących standardu 802.1, które mogą wpływać na jakość sieci WiFi w danym miejscu.

Pomiary propagacji mogą być prowadzone podczas wizji lokalnej lub za pomocą oprogramowania i analizatora spektrum (np. Ekahau) na podstawie dostarczonych planów pomieszczeń.

Rezultatem gruntownego audytu i pomiaru propagacji fal radiowych jest przygotowanie planu naprawczego, w którym przedstawiony jest bieżący stan sieci Wi-Fi oraz sposoby na rozwiązanie wykrytych problemów.

Przykładowe rekomendacje dotyczące sieci Wi-Fi: mogą dotyczyć:

• wzmocnienia siły sygnału poprzez zmianę anten ogólnych na anteny kierunkowe;
• dodania punktów dostępowych, w celu zwiększenia siły sygnału w miejscach, gdzie jest on tłumiony przez naturalne bariery.

Przykład:

“Działające punkty dostępowe, mimo posiadania anten dookólnych, nie są w stanie się przebić przez regały wypełnione artykułami metalowymi.[…] Należy dołożyć punkty dostępowe, tak aby każda alejka była obsługiwana przez jeden punkt. Optymalne będzie zastosowanie do tego anten kierunkowych.[…] Zalecane jest zaprojektowanie sieci od nowa, na bazie przeprowadzonego audytu, z uwzględnieniem dodatkowych AP.”

• ustalenie parametrów nadawczych, przydzielenia nowych kanałów nadawczych dla każdego Access Pointa w celu poprawy jakości sygnału docierającego do urządzeń mobilnych oraz dywersyfikacji sieci tak, aby poszczególne kanały 2,4 GHz i 5GHz obsługiwały różne rodzaje usług.

Przykład:

“Zalecana moc nadawcza dla każdego AP to 17dBm (50mW) dla obu pasm – 2,4 GHz i 5 GHz. Zalecane jest ustawienie mocy radia 2,4 GHz o 6dB mniej (9dBm, 8mW), aby zachować roaming urządzeń w obrębie pasma 5 GHz, jednak w aktualnym środowisku, gdzie podstawowym pasmem pracy jest 2,4 GHz poziomy te mogą być takie same. Poniżej przedstawiono zalecane kanały pracy dla każdego AP, wraz z mapą i numeracją ułatwiającą identyfikację AP.”

Zobacz też: Jak uzasadnić budżet na modernizację WLAN/LAN przed zarządem? Poradnik dla kierowników IT

Wykonać samodzielnie czy zlecić firmie zewnętrznej?

Zasadniczo tego typu pomiar można wykonać we własnym zakresie. Na przykład zlecić to zatrudnionemu w firmie informatykowi. Dostawcy bezprzewodowych sieci WLAN często zapewniają bezpłatne oprogramowanie do badania RF, które identyfikuje powiązany punkt dostępowy, szybkość transmisji danych, stosunek siły sygnału do szumu. Użytkownicy mogą zainstalować to oprogramowanie do laptopa lub PDA i przetestować zasięg każdego punktu dostępowego.
Warto jednak pamiętać, że jest to dość czasochłonne zajęcie, szczególnie dla osoby, która nie zajmuje się na tym na co dzień. Poza tym projektowanie wysoce skomplikowanych sieci WLAN na przykład w magazynach wysokiego składowania nie powinno być robione przez osobę bez praktyki. Nawet przy wykorzystaniu specjalistycznego oprogramowania wymagane jest doświadczenie, które pozwala na poprawne zinterpretowanie wyników.

Osoby przeprowadzające pomiary propagacji fal radiowych z firm zewnętrznych specjalizują się w tym zakresie. W większości posiadają międzynarodowy certyfikat CWNA (z ang. Certified Wireless Network Administrator) lub CWAP (z ang. Certified Wireless Analysis Professional). Te certyfikaty potwierdzają biegłość w zagadnieniach związanych z technologią bezprzewodową oraz bezpieczeństwa, projektowania i analizy sieci.

Efektem pomiarów robionych „na własną rękę”, przez osobę z niewystarczającym doświadczeniem, może być źle funkcjonująca sieć, która nie będzie pokrywać całej przestrzeni biura czy też magazynu. W ten sposób WLAN nie będzie spełniała swojego zadania w stu procentach a pieniądze, które przeznaczyliśmy na jej wdrożenie, nie zostaną w pełni wykorzystane. Z tej perspektywy zdecydowanie lepszym rozwiązaniem jest zlecenie wykonania tego typu badania i symulacji firmie eksperckiej.

Ma to pewne zalety:

• Zlecamy wykonanie projektu osobom, które znają się na tym i mają doświadczenie w modelowaniu różnego rodzaju sieci również o charakterze przemysłowym.
• Zlecając przygotowanie projektu zewnętrznej firmie jednocześnie przenosimy odpowiedzialność za dobre funkcjonowanie sieci na ich barki.
• Gwarancja w przypadku wprowadzania zmian.
• Wsparcie po realizacji – umowa serwisowa >>.
• Dokumentacja.

Model propagacji fal radiowych pozwala na przygotowanie szczegółowego a przede wszystkim wydajnego projektu i symulacji potencjalnej sieci WLAN w firmie. Symulacje oparte na zaawansowanych algorytmach matematycznych, pozwolą nam na zbudowanie sieci, która będzie spełniała nasze oczekiwania. Tylko wówczas będziemy pewni, że instalowana sieć będzie spełniała wymogania biznesowe i realnie wspierała funkcjonowanie przedsiębiorstwa.

Sprawdź też artykuł o skrzynkach montażowe AP i co warto o nich wiedzieć? >>

Potrzebujesz wsparcia w zakresie projektowania sieci WLAN w firmie?

Zapraszam do kontaktu telefonicznego ze mną pod numerem +48 515 135 478 lub mailowego pod adresem pt@sebitu.pl. Wybierzemy najlepsze rozwiązanie pod względem jakości, ceny i wymagań funkcjonalnych.