Sieć WLAN: jak rozmieścić Access Pointy?

Zastosowanie planowania radiowego, Site survey

Zadanie rozmieszczenia AP-ków tak aby sieć bezprzewodowa pracowała poprawnie nie jest zadaniem trywialnym. Nie można tutaj iść na łatwiznę, nie jest wcale wskazane zastosowanie zbyt dużej ilości AP’ków, pamiętajmy, że dysponujemy tylko ściśle określoną liczbą kanałów nienakładających się. Jeśli umieścimy access pointy zbyt blisko siebie będziemy mieli sytuację, w której nasze własne access pointy nawzajem się zakłócają. Jeśli natomiast rozmieścimy urządzenia zbyt daleko od siebie ryzykujemy, że nie pokryjemy w pełni danego obszaru sygnałem radiowym lub że odbiorniki sieciowe będą pracować z parametrami sygnału nie pozwalającymi na obsługę przykładowo technologii VOIP.

Jak należy najlepiej podejść do tematu? Proponowany algorytm jest następujący.

• Przeprowadzamy symulację przy użyciu programu wyliczającego zasięg access pointów na podstawie wprowadzonych do systemu przeszkód takich jak ściany, drzwi, biurka. System proponuje rozmieszczenie access pointów wedle zadanych kryteriów takich jak rodzaj użytego AP, anteny, planowane usługi przenoszone przy użyciu sieci WLAN
• Symulację weryfikujemy podczas operacji zwanej site survey. Podczas tego działania odwiedzamy budynek dla którego planujemy zbudować sieć radiową i wyposażeni w działający access point (dokładnie taki jak planujemy zastosować) mierzymy poziom sygnału radiowego odbieranego w różnych obszarach budynku pochodzącego z access pointa tymczasowo umieszczonego w miejscach, które zaproponowane zostały w kroku pierwszym. Pozwoli nam to na wykrycie wszelkich niedociągnięć symulacji.
• Posiadając wiedzę z operacji site-survey przechodzimy do ponownego planowania radiowego, gdzie nanosimy dodatkowe bariery dla sygnału zaobserwowane podczas badania (krok opcjonalny).

Plan jest prosty. Diabeł tkwi w szczegółach.

Krok 1 Symulacja

Do przeprowadzenia pierwszego punktu potrzebne jest oprogramowanie. Jest wiele różnych platform wspierających proces projektowania radiowego. Najbardziej uznaną marką jest Air Magnet. My wykorzystujemy jednak do tego celu wbudowany w system Cisco WCS planner. Ma on tę zaletę, że posiada wbudowane informacje definiujące charakterystyki promieniowania bardzo wielu urządzeń WLAN Cisco.

Co należy wiedzieć żeby przeprowadzić poprawnie symulację?

Jako absolutne minimum:

• Należy posiadać plan budynku oraz znać jego wymiary: szerokość, długość i wysokość kondygnacji. Posiadany plan należy przyciąć (wykadrować tak aby wyeliminować marginesy). Ułatwi nam to import do systemu WCS i odpowiednie skalowanie podczas, którego będziemy musieli powiązać rozmiar rysunku w pikselach z rozmiarami rzeczywistego budynku.
• Po odpowiednim wprowadzeniu planu przechodzimy do edycji tegoż, możemy na plan metodą trochę podobną do operacji w programie paint nanieść przeszkody dla sygnału radiowego. Niestety system nie pozwala na importowanie warstw z Autocada tak żeby ułatwić ten proces (można wtedy ściany zapisać w oddzielnej warstwie a program symulujący może przyjąć że obiekty w danej warstwie wnoszą przykładowo 3 dB osłabienie sygnału). Po naniesieniu przeszkód przechodzimy do planowania rozmieszczenia access pointów. Mamy możliwość pozostawić tę czynność systemowi lub ręcznie dodawać AP do symulacji. Metoda automatyczna jest dobrym krokiem startowym, Cisco WCS przeliczy potrzebną ilośc AP i automatycznie rozmieści je na planie. Zanim zostanie to wykonane trzeba jeszcze sprecyzować jakich modeli urządzeń access point planujemy używać, czy będzie to model z wbudowaną anteną czy też taki, który posiada antenę zewnętrzną. Określamy również pasmo, z którego chcemy korzystać mianowicie 2,4GHz (802.11bgn) lub 5GHz (802.11a). Deklarujemy także do czego będzie używana nasza sieć: czy będzie to tylko transmisja danych, jaką minimalną przepustowość chcielibyśmy utrzymać (mniejsze komórki radiowe), czy może chcemy przez sieć WLAN przesyłać głos. Jeśli tak, próg “odcięcia sygnału” dla komórki również jest wyższy zatem i mniejsza komórka. Po wprowadzeniu tych danych naciskamy przycisk i cała logika operacji zostaje w systemie WCS.

Efektem jest piękny plan z naniesionym access pointami oraz symulacją pokrycia obszaru sygnałem radiowym:

Kolorystyka odzwierciedla moc sygnału i przechodzi od czerwonego (sygnał bardzo mocny) do granatu (sygnał słaby). Poniżej pokazano pełen ekran z systemu WCS:

Niestety rozmieszenie wygenerowane automatycznie nie jest zazwyczaj doskonałe, należy powstały plan przejrzeć i stwierdzić czy montaż AP w miejscu zaproponowanym przez WCS jest fizycznie możliwy. Dobrą nowiną jest to że po wygenerowaniu automatycznej propozycji możemy każdy z Apków przemieszczać ręcznie i obliczać symulację ponownie z uwzględnieniem nowej lokalizacji. Po chwili zabawy będziemy mieli układ, który przynajmniej w teorii spełnia wszystkie nasze wymagania.

Jako produkt finalny działania WCS-a powstanie:

• Mapka
• Tabela zawierająca dokładne lokalizacje AP

AP Name	AP Type	AP Mode	Position From NW Corner	Antenna Name	Antenna Angle (degrees)	Transmit Power (dBm)
				802.11a/n	802.11a/n	802.11a/n
AP__26	AP 1130	Local	164 ft E, 246 ft S	AJAX- OMNI	90	15
AP__2	AP 1130	Local	574 ft E, 9 ft S	AJAX- OMNI	90	15
AP__3	AP 1130	Local	433 ft E, 9 ft S	AJAX- OMNI	90	15
AP__22	AP 1130	Local	174 ft E, 12 ft S	AJAX- OMNI	90	15
AP__5	AP 1130	Local	299 ft E, 92 ft S	AJAX- OMNI	90	15
AP__6	AP 1130	Local	141 ft E, 130 ft S	AJAX- OMNI	90	15

• Podsumowanie informacji o pokryciu obszaru zasięgiem

RSSI Range	% Area Covered
-40 dBm and above	0.0
between -40 dBm and -45 dBm	0.0
between -45 dBm and -50 dBm	0.0
between -50 dBm and -55 dBm	10.9
between -55 dBm and -60 dBm	38.6
between -60 dBm and -65 dBm	34.2
between -65 dBm and -70 dBm	13.4
between -70 dBm and -75 dBm	0.0
between -75 dBm and -80 dBm	0.0
between -80 dBm and -85 dBm	0.0
-85 dBm and below	2.8

Cóz jednak zrobić gdy nie mamy systemu Cisco WCS. Warto zauważyć, że WCS można pobrać ze strony Cisco (potrzebne CCO). Systemu można próbnie używać przez 90 dni.

Krok 2 Site survey

Do site survey należy się przygotować, musimy posiadać przynajmniej jeden access point odpowiadający planowanemu przez nas w ramach WCS RF planning. Dodatkowo przyda się trochę elementów ułatwiających życie jak maszt na którym zamocujemy AP umożliwiający łatwe przemieszczanie konstrukcji. Należy pamiętać, że access point powinien być zapewne zazwyczaj podwieszony pod sufitem (dla typowych lokalizacji biurowych) zatem podczas pomiarów dobrze jest jak najdokładniej odwzorować stan docelowy. Zwracajmy również baczną uwagę na charakterystykę promieniowania naszego AP. Ona pozwoli nam określić prawidłowy sposób montażu Przykładowo: AP 1130.

• AP 1130 cechuje się prawie kołową charakterystyką w płaszczyźnie poziomej oraz lepszą charakterystyką skierowaną w dół płaszczyzny pionowej. AP 1130 powinien być montowany na suficie, logo powinno być skierowane w dół.
• Najlepiej gdyby access point działał w trybie standalone (jeśli jest to urządzenie Cisco). To pozwoli nam na łatwe emitowanie, sygnału radiowego bez udziału wielu urządzeń (kontroler, przełącznik itp.). Warto też zadbać o zasilanie dla access pointa. Większość access pointów to urządzenia zasilane z sieci: PoE, jednak cześć dostarczana jest również z zewnętrznym zasilaczem.
• Podczas naszego site survey będziemy mierzyli poziom sygnału radiowego w różnych punktach budynku. Dodatkowo będziemy mieli szansę rozpoznać z jakiego materiału zbudowany jest nasz budynek (gips karton, czy może metrowe mury z cegły) a także określić lokalizacje potencjalnych źródeł zakłóceń naszego sygnału (przykładowo kuchenki mikrofalowe).
• Pomiar sygnału najlepiej przeprowadzić narzędziem automatyzującym pracę. Liderem w produkcji tego typu rozwiązań jest Air Magnet. Są jednak dostępne nawet rozwiązania darmowe. Przykładem może być program firmy Ekahau heat mapper. Pozwala on na dokładny pomiar mocy sygnału w punktach.
• Praca z programem polega na wgraniu mapy obiektu będącego przedmiotem naszego badania. Kolejnym krokiem jest oznaczenie pozycji, w której się znajdujemy. System zmierzy wówczas moc sygnału radiowego i zapisze dane. Możemy rozpocząć marsz wzdłuż prostego odcinka (z naszym komputerem wyposażonym w kartę sieci bezprzewodowej oraz program) oznaczając nasze lokalizacje co pewien czas tak aby system mógł zapisać próbkę mocy sygnału dla danej lokalizacji. Należy przemieszczać się w ramach lokalizacji i uwzględniać szacowany w symulacji przy użyciu WCS-a zasięg (nie ma sensu zwiedzać w danym momencie całego budynku, pomierzmy tylko obszar w zasięgu naszego działającego AP, dalej przeniesiemy się w następnym kroku przenosząc również AP do kolejnej planowanej lokalizacji).
• Jako produkt finalny badania zasięgu wokół pojedynczego AP powstaje mapka z zaznaczonym poziomem sygnału. Jeśli na naszej mapce kolory nie układają się w okręgi znaczy to że na swej drodze w pewnym kierunku sygnał napotkał jakąś znaczącą przeszkodę. Oczywiście upraszczamy tok rozumowania do sytuacji w której mamy do czynienia z anteną o dookólnej charakterystyce pracy.

Poniżej przykładowa mapa uzyskana przy użyciu Ekahau heat mapper:

• Jak widać sygnał był silnie blokowany w kierunku górnym poprzez przeszkodę dla sygnału radiowego. Wszystkie zaobserwowane przeszkody należy zaznaczyć na mapie.
• Operacje powtarzamy dla wszystkich punktów, dla których przy użyciu Cisco WCS zaplanowaliśmy access pointy. W efekcie otrzymamy potwierdzenie tezy o prawidłowym rozlokowaniu urządzeń, lub odkryjemy białe plamy w ramach których sygnał nie jest poprawnie propagowany. Jeśli na naszej mapie znajdujemy białe plamy proponuję od razu zaznaczać tam lokalizację dodatkowego access pointa. Oczywiście warto jego działanie także zweryfikować.
• Podczas site survey niewątpliwie warto również weryfikować czy planowane punkty instalacji AP są możliwe do zastosowania. Warto również każdą lokalizację dokumentować poprzez wykonanie zdjęcia.