Создание Mesh сети на несколько гектаров за один день

В нелегкий период самоизоляции существенно выросли нагрузки на операторов связи. В онлайн ушло обучение, работа, почти все доступные развлечения и получение новостной информации. А самым распространенным каналом связи между абонентским устройством и доступом в интернет является беспроводной доступ. Wi-Fi уже доступен везде: дома, в метро, в барбершопе, в самолете. На этот раз я решил протестировать Mesh систему, которая может накрыть Wi-Fi сетью торговый комплекс и обеспечит бесшовный роуминг на большой территории.

В 2015 году компания Hewlett Packard Enterprise покупает американский стартап Aruba, который уже отметился линейкой устройств корпоративного уровня для проводной и беспроводной передачи данных. Интерес устройств новой линейки в том, что из коробки доступен весь функционал без покупки управляющего сервера или каких-либо лицензий.

Меня же интересуют возможности построения Mesh сети без выделения отдельного контроллера. То есть такая сеть самоорганизуется при инициализации и первая точка становится контроллером всей беспроводной сети. К тому же сеть может содержать до 25 точек доступа, а это сотни абонентов и приличная площадь покрытия.

Немного теории

В мои руки попала пара точек доступа - это Aruba Instant On AP11 и AP15. По индексу понятно, что девайс с большим индексом обладает лучшими характеристиками. Например, формула MIMO у точки AP11 - 2х2, а у точки AP15 - 4x4. Вся линейка точек доступа поддерживает MU-MIMO. Внутри линейки устройства между собой полностью совместимы и сеть можно строить с учетом цены. Проще говоря, в местах с гарантированно небольшим количеством абонентов нет смысла ставить дорогую точку доступа, а вот в локации с большим количеством абонентов можно обойтись одним, но более производительным девайсом. Например, на AP11 рекомендуется нагружать не более 50 абонентов, а на AP15 не более 100 абонентов, хотя в теории любые Wi-Fi точки поддерживают до 256 подключенных устройств, но много ресурсов уходит на служебные нужды, вроде шифрования данных, а значит производительность будет падать. У меня не было опыта подключения к одной точке более 50 девайсов по Wi-Fi. Если есть пользователи, нагружающие беспроводную сеть таким или большим количеством абонентов, прошу поделиться в комментариях. Максимальное количество точек доступа в одной сети составляет 25 штук, а при необходимости увеличить сеть, ничто не помешает создать две разных сети.

Практические упражнения

Мне же интересно, как это работает на практике. Aruba предлагает простейшее приложение для iOs и Android, при помощи которых можно настроить сеть. В качестве первой точки я выбрал AP15, как более производительную. Инициализация, создание сети и прочие настройки производятся со смартфона и занимают порядка 5 минут на каждое устройство при первом запуске.

Система поддерживает создание до 8 различных беспроводных сетей. При этом, если хочется разделить по имени точки доступа с частотой 2.4 ГГц и 5 ГГц, потребуется создавать две разные сети.

Точки доступа поддерживают подключение по PPPoE для авторизации у провайдера, и не наделены файрволом, но умеют фильтровать клиентский траффик по категориям, например: образование, социальные сети. Также они поддерживают WPA2+WPA3 шифрование и создание виртуальных подсетей. Также точки доступа поддерживают работу по расписанию и шейпинг трафика по каждому подключенному клиенту (одно правило на всех): 1, 5, 10, 25 Мбит/с или без ограничения скорости. Последняя функция особенно актуальна, если у вас ограниченная ширина канала передачи данных, а пользователей предвидится много - этот сценарий подходит для (небольших, всего 25 точек доступа максимум) отелей, баров, торговых или деловых центров.

Тесты и испытания

Подключение и настройка довольно просты, но мне интересно, как это работает на практике и какие скорости реально достижимы? В скоростных тестах поможет утилита Iperf. Для испытания я разработал целых 6 сценариев. При этом, мне интересно, как точка работает в однопоточном и многопоточном режиме, поэтому утилиту Iperf я запускал на 1, 10 и 100 потоках. В итоге, получилось 18 испытаний на каждое устройство.

Отдельно надо сказать о тестовых устройствах. Для испытания я взял бюджетный смартфон Vsmart Live, построенный на чипе Snapdragon 675 и ноутбук c Wi-Fi адаптером Intel Wireless-AC 9560. В качестве сервера выступал компьютер с интерфейсом 1000 Мбит/с, подключенный к коммутатору с гигабитными портами. К этому же свитчу подключалась точка AP15. Вторая точка подключалась по беспроводной сети с использованием Mesh.

В моей схеме сети точка доступа AP15 получает питание по PoE, но так как AP11 подключалась по радиоканалу с использованием Mesh, она запитывалась от внешнего блока питания. Примечательно, что все точки доступа могут получать питание по PoE и быть подключены к общей Ethernet сети. В этом случае взаимодействие между точками доступа будет происходить по проводной сети, что снижает нагрузку на радиоканал и увеличивает общую скорость передачи в сторону клиентов.

Итак, список тестов для ноутбука и смартфона выглядел так:

1. на расстоянии 1 метра от первой точки

2. на расстоянии 10 метров от первой точки(с учетом перекрытия этажа)

3. на расстоянии 1 метра от второй точки, подключенной по радиоканалу к первой

4. отдельно запускался тест на частоте 2,4 и 5 ГГц

5. проводилось три теста с 1, 10 и 100 потоками

Результаты теста:

Заметки на полях

Надо отметить, что точки доступа обладают заметной диаграммой направленности, потому что предполагается их монтаж на стенах или на потолочных панелях. Заметил это я тогда, когда поставил девайс вертикально на стол и зашел за него. Уровень сигнала резко упал и смартфоном принимались отраженные от стен радиоволны. Поискав в сети, я нашел диаграмму направленности антенны и мои предположения подтвердились. Таким образом, девайс действительно лучше размещать на потолке в большом или на стенах в вытянутом помещении. Для правильного позиционирования точек выпускаются специальный крепеж, который позволит направлять ТД в требуемом направлении, как прожектор.

Кроме того, система позволяет включить режим Extend Range для увеличения площади покрытия беспроводной сети на частоте 2.4 ГГц. Производитель предупреждает, что эта опция может снизить скорость сети 2.4 ГГц, но зато даже сильно удаленные от точки пользователи смогут подключиться.

Выводы

Впечатление после работы с точками доступа Aruba осталось самое положительное. Если проводная сеть уже построена, вся инфраструктура отлажена и надо добавить в помещение (есть и уличные точки доступа) беспроводной доступ для всех мобильных гаджетов, то система на базе Aruba строится буквально за один день на площади в несколько гектаров. Гибкие, но не слишком обширные настройки не перегружают интерфейс, хотя эксплуатирующим эту систему администраторам этого может показаться мало. Тут стоит вспомнить, что Aruba Instant On - это система беспроводного доступа в уже сформированной сетевой инфраструктуре, а не ее основа. В целом, можно ее рекомендовать тем, кто хочет решение из коробки для создания Mesh сети без головной боли.