Проблемы построения беспроводных сетей связи в парковой зоне

DOI:

Развертывание Wi-Fi в парках привлекает посетителей, упрощает в дальнейшем установку видеонаблюдения, а также позволяет оказать посетителям дополнительные виды информационных услуг, такие как, рекламные рассылки или оповещения [2].

Проектирование беспроводных сетей с использованием технологии Wi-Fi в парковых зонах связано с рядом проблем и сложностей, таких как:

– получение разрешения на установку и эксплуатацию точек доступа. Любая Wi-Fi точка подлежит обязательной регистрации в Роскомнадзоре;

– работа оборудования при тяжелых погодных условиях;

– соединение точек между собой;

– обеспечение электропитания оборудования, расположенного на значительном отдалении друг от друга;

– проблема прохождения электромагнитных волн при обилии деревьев.

Для решения первой проблемы необходимо получение разрешения и регистрации Wi-Fi точек доступа в Роскомнадзоре. Стоит заметить, что оборудование для построения сети будет работать в сложных погодных условиях. Например, в г. Волгоград летом температура может доходить до +44 °C, а зимой опускаться до -25 °C. Соответственно, для стабильной работы оборудования необходимо использовать либо специальные термобоксы с системой управления температурой, либо использовать специальное оборудование для внешнего использования [1].

Как правило, парки имеют большую территорию. Для соединения точек доступа между собой может использоваться несколько вариантов. Самым простым вариантом является применение витой пары или волоконно-оптического кабеля. Однако, не всегда есть возможность беспрепятственно проложить кабель под землей, либо осуществить его подвес на существующих опорах. При возникновении данной проблемы, связь может быть осуществлена при помощи Wi-Fi мостов, либо использовании Wi-Fi сетей на базе MESH технологии.

Также очень остро стоит вопрос об обеспечении питания точек доступа, коммутаторов и другого сетевого оборудования. В слу- чае отсутствия линий электропитания в ближайшем радиусе, возможно применение систем на базе солнечных батарей для работы сетевого оборудования и термобоксов.

Последнее, но не по важности – это распространение радиосигнала и помехи. Расчет модели для парковой зоны является очень сложной задачей, так как присутствует масса сложностей при разработке модели. К таким сложностям относится сложное распространение сигнала при прохождении его через листву и кроны, либо кустарники. Данные зеленые насаждения приводят к сильному затуханию и отражению сигнала. Также туман и дождь дополняют негативные эффекты по пути распространения беспроводного сигнала.

Для того чтобы правильно спроектировать сеть Wi-Fi в зеленых и парковых зонах, необходимо ответить на следующие вопросы:

– Какова должна быть структура сети? Она будет централизованной или децентрализованной?

– Какова должна быть зона покрытия сети? Будет ли сеть сконцентрирована в наиболее посещаемых зонах или растянута по всему парку?

– Какие услуги будут предоставлять сеть? Если помимо простого подключения к интернету Wi-Fi будет использован для подключения систем оповещения или видеонаблюдения, это желательно учитывать на этапе планирования.

– Перспективы развития. Одно дело создавать сеть «раз и навсегда», другое дело заложить потенциал развития инфраструктуры и/или функциональности сети.

Самый простой вопрос – это структура сети. Если Wi-Fi развертывается вне помещений, то выбор невелик. Годится только серьезное решение с центральным контроллером, который будет обеспечивать единое управление всей сетью и авторизацию пользователей через SMS.

Как правило, беспроводная сеть для парка должна удовлетворять следующим требованиям:

• 1.    Распределение населения в местах отдыха всегда неравномерно и изменчиво. Во время развертывания наружной сети Wi-Fi, необходимо составить план количества и местоположения установки точек доступа, учи-

• тывая распределение и плотность клиентских устройств.

• 2.    Наружные точки доступа всегда подвергаются воздействию суровой внешней среды, поэтому они должны поддерживать, водо-и пылезащиту в той или иной степени.

• 3.    Наружные точки доступа должны поддерживать питание PoE, которое является более удобным и гибким при развертывании наружной точки доступа.

• 4.    Наружные точки доступа должны поддерживать единое управление, конфигурацию и мониторинг в реальном времени, что облегчает централизованное управление ими [3].

В сети также необходима поддержка функции роуминга (бесшовности). Данная функция позволяет абонентам переходить от одной точки к другой без потери активного соединения. Контроллер сети позволяет реализовать функцию балансировки сети, что помогает снизить нагрузку на активные точки доступа и повысить скорость соединения для абонентов.

Критически важный вопрос в планировании сети – выбор частотного диапазона.

Частоты 2.4 GHz не требуют лицензирования при условии низкой мощности передатчиков. К плюсам данного частотного диапазона можно отметить более широкую распространенность на клиентских условиях и мень- шее затухание сигнала. К минусам можно отнести широкую загруженность данного частотного диапазона и ограниченность ширины каналов.

Использование частотного спектра 5 GHz позволяет повысить скорость передачи данных из-за более широкого частотного диапазона. К минусам данного диапазона относится значительное снижение площади покрытия точки доступа и большая чувствительность к метеорологическим осадкам и зеленым насаждениям.

Как правило, в современных беспроводных сетях используют двухдиапазонные точки доступа. Это позволяет увеличить скорость доступа рядом с точкой доступа, путем использования частотного диапазона 5 GHz и увеличить зону покрытия с помощью частотного диапазона 2.4 GHz.

Также немаловажным является вопрос способа подключения точек доступа к сети. От этого будет зависеть функционал сети и ее зона покрытия. Рассмотрим следующие варианты:

• 1.    Медный кабель.

• 2.    Оптический кабель.

• 3.    Беспроводная сеть.

Фактическая пропускная способность -до 1 Gbps, расстояние до 100 метров. Главные достоинства – простота, надежность, легкость развертывания и возможность передавать электропитание по витой паре. В мину-

Примерная схема беспроводной сети небольшого парка

сах – ограниченная дальность, а это значит, коммутаторы придется подтягивать прямо к площадке.

Пропускная способность до 10 Gbps, расстояние до 10 км – отличный вариант, если требуется построить большую многофункциональную сеть. В таком случае стоимость развертывания с лихвой окупается при эксплуатации. Единственное, питание придется подавать отдельно.

В первую очередь функция «mesh», которая позволяет подключать одну точку через другую по выделенному радиоканалу. Очень удобное решение, но не лишенное недостатков:

• –    единая точка отказа. Как только рухнет корневая точка, вы потеряете весь сегмент;

• –    использование ресурсов для нужд самой сети, что несколько снижает скорость для пользователей;

  – ненадежность самого канала в условиях парка. Распустившаяся по весне листва, подросшие за сезон деревья, переменчивая погода – все это снижает стабильность радиосвязи.

Оптимальным вариантом для транспорта Wi-Fi сети является симбиоз нескольких технологий. Магистральные оптические каналы доставят сигнал до локальных термобоксов с Ethernet-коммутаторами в зоне установки Wi-Fi точек доступа. Оттуда сигнал вместе с питанием будет распространяться по витой паре с PoE. Небольшие площади и скверы можно спокойно покрыть mesh-сетью. Небольшие парковые зоны можно покрыть медным кабелем, просто разместив на трассе PoE-инжекторы. Они увеличат дальность передачи данных и позволят запитать точку доступа по той же витой паре.

Главное – использовать оборудование индустриального класса.