Wi-Fi оборудование Ubiquiti обеспечило отличное качество связи для посетителей арены FedExForum.

Перевод статьи «Ubiquiti Wi-Fi at FedExForum Provides Excellent Fan Experience»

FedExForum – это многофункциональная спортивная арена на 18000 мест, расположенная в центре города Мемфис, штат Теннесси. Арена служит базой для игр баскетбольной команды NBA Memphis Grizzlies, а также для проведения других спортивных соревнований и концертов.

Плохое качество Wi-Fi на аренах и стадионах по-прежнему встречается повсеместно. Для конечного пользователя это часто означает, что сеть Wi-Fi доступна, но фактически передача данных не работает. Если в сети используется портал авторизации, то он становится еще одним местом для возможного отказа. Если авторизация на портале не выполняется, несмотря на ввод всей необходимой информации, пользователь может только гадать, является ли это его ошибкой или отказом системы. Устройства могут зависать на подключении к SSID Wi-Fi и не получать какого-либо доступа. Если сетевое соединение все-таки удается, оно на практике может быть бесполезным из-за низкой скорости или постоянных отключений. Естественно, такие проблемы с Wi-Fi разочаровывают посетителей.

Wi-Fi сеть для спортивных арен требует тщательного планирования.

Создать хорошо работающую сеть для мест с большим количеством посетителей может стать серьезным вызовом по ряду причин:

1. Открытое пространство.
   • Стандартное поле для баскетбола NBA имеет размеры 28,7х15,2 метра. Общая длина открытого пространства может достигать 120 метров.
   • Потеря мощности Wi-Fi в пространстве на дистанции 120 метров составляет 88 дБ. Смартфоны, как правило, имеют мощность передачи около +15 дБ, не принимая во внимание поглощение сигнала руками или телом. Это означает, что смартфоны или точки доступа на другой стороне антенны в прямой видимости будут все еще принимать сигнал от других устройств на уровне -72 дБ. Это существенно выше, чем минимальный уровень -82 дБ для приема пакетов CCA, в результате чего канал может считаться занятым, и одновременное использование одинаковых каналов невозможна.
2. Человеческие тела.
   • До 60% человеческого тела составляет вода. Вода, особенно соленая (как в человеческом теле), эффективно поглощает радиочастотное излучение.
   • Окружающая среда для распространения радио-сигнала при полной арене отличается от пустой. Дизайн беспроводной сети должен учитывать все условия от пустой до полной арены.
   • С другой стороны, поглощение радиочастотного излучения человеческим телом улучшает условия работы Wi-Fi сети, поскольку снижает отражение сигнала и увеличивает изоляцию между точками доступа и смартфонами посетителей.
3. Ограничения при размещении точек доступа.
   • Точки доступа не должны ограничивать видимость или отвлекать внимание посетителей.
   • Типовые места размещения точек доступа включают подвесные мостики, информационные табло, лестницы, террасы или стены за сиденьями. Также точки доступа могут быть размещены под креслами. Использование направленных антенн позволяет сфокусировать зону действия сигнала.
   • Различные типы конфигурации арены (баскетбол, хоккей, концерты) существенно влияют на дизайн. Для примера, баскетбольная или концертная конфигурации сильно отличаются. В популярных аренах конфигурация может ежедневно изменяться в течение всего сезона.
4. Высокие пиковые значения трафика.
   • Посетители, как правило, используют свои смартфоны перед игрой/концертом или во время перерывов. Загрузка сети быстро изменяется. Для обеспечения наилучшего пользовательского опыта сетевое оборудование должно справляться с пиковыми нагрузками сохраняя приемлемую производительность сети для пользователей.
5. Трудности с оценкой зоны покрытия.
   • Специализированные инструменты типа Ekahau ESS позволяют оценить зону покрытия сети. Программа работает на ноутбуке, пользователь перемещается по территории и наносит измеренные уровни сигнала на карту по щелчку кнопкой мыши.
   • Полные замеры невозможны во время проведения мероприятий. Измерения проводятся при пустой арене и не могут учитывать влияние человеческих тел.
   • Беспроводные адаптеры в измерительных инструментах имеют более мощные антенны и показывают больший уровень сигнала, чем реальные смартфоны. В дополнение, могут быть существенные различия между различными смартфонами, даже для одинаковых производителей или моделей.

Эволюция дизайна сети.

Арена FedExForum обеспечивает три Wi-Fi сети: гостевую, для сотрудников и для прессы. Сеть для посетителей «UniFi-Memphis» не использует портал авторизации (В России и некоторых других странах портал авторизации для публичного Wi-Fi обязателен. Прим.ред.). FedExForum предлагает сеть «UniFi-Memphis» только на частоте 5 ГГц. Причина такого выбора в том, что абсолютное большинство телефонов уже поддерживают сети 5 ГГц. Модели Apple поддерживают данную частоту, начиная с iPhone 5 (продажи с сентября 2013). Android устройства также широко поддерживают 5 ГГц начиная с Samsung Galaxy S III (ноябрь 2012) и HTC One X (февраль 2012). Большинство 2.4 ГГц устройств это телефоны для специальных целей, не обычные пользовательские устройства. Многие ноутбуки начального уровня также предлагают только 2.4 ГГц, но такие устройства не используются посетителями спортивных мероприятий и концертов (Такой подход специфичен для условий в США в силу распространенности определенных моделей смартфонов и может отличаться в России и других странах, но тенденция к более широкой поддержке стандартов 5 ГГц проявляется в последнее время и для устройств начального ценового уровня. Прим.ред.).

Дизайн Wi-Fi сети для арены FedExForum эволюционировал с течением времени и продолжает изменяться. До начала марта 2018 года в сети использовались точки доступа UniFi AP AC Mesh, размещенные под сиденьями. В настоящее время для основного уровня сидений («Bowl») используются точки UniFi WiFi BaseStation XG, размещенные на подвесных мостках и информационных табло. Для верхнего уровня («Pinnacle») применяются размещенные в стенах точки доступа UniFi AP AC IN-WALL PRO.

UniFi WiFi BaseStation XG обслуживают 14250 мест в нижней и верхней основной зоне. Эти точки доступа высокой плотности имеют по три радио-модуля 5 ГГц, каждый из которых оснащен интегрированной направленной панельной антенной с усилением 10/15 дБ. Все три модуля используют различные частотные каналы и оснащены частотным фильтром, предотвращающим интерференцию с соседними модулями. Направленные антенны позволяют сфокусировать радиочастотную энергию и обеспечивают существенное повышение уровня принимаемого сигнала. Более высокие значения отношения сигнал/шум (SNR) позволяют улучшить утилизацию радиоканала, поскольку смартфоны могут использовать более высокие модуляции и быстрее завершать передачу нужного объема данных.

Радиочастотный дизайн использует каналы 20 МГц (VHT20) для обеспечения максимальной утилизации каналов. Точки доступа в нижней и верхней основной зоне используют все 5 ГГц каналы кроме 132-144. Точки доступа в верхней зоне («Pinnacle») используют эти каналы и работают на низком уровне мощности излучения.

Использование размещенных на информационных табло и подвесных мостах точек доступа с несколькими радио-модулями 5 ГГц обеспечивает отличное соотношение стоимость/эффективность. Проведение кабелей и размещение точек доступа может стать серьезной проблемой, поэтому минимизация работ имеет важное значение. Только 26 «тройных» точек доступа 5 ГГц UniFi WiFi BaseStation XG позволяют обслуживать 14250 мест. Простой расчет позволяет оценить осуществимость задачи. Если 50% пользователей будут одновременно использовать Wi-Fi, это будет означать, что на каждое радио придется по 90 клиентов, что вполне нормально для производительности.

Производительность выглядит отлично.

Тестирование пропускной способности сети и сбор данных о производительности включало несколько этапов и заслуживает самостоятельной статьи. Одним простым показателем производительности стали данные пропускной способности полученные от Speedtest.net. Эти данные включают все тесты, выполненные конечными пользователями на арене. Поскольку исходные данные содержат также «проводные» тесты, из результатов были исключены все кроме полученных с операционных систем iOS и Android.

Производительность выглядит великолепно. Линейные графики тренда достигают 50 Мбит/с как для скачивания, так и для выгрузки данных.

Самые низкие значения являются самыми важными. За весь период времени только четыре измерения имеют уровень производительности ниже 1 Мбит/с. Уровень предоставления услуги (SLA), рассчитанный с порогом 1 Мбит/с, обеспечивает соответствие 99,5% для скачивания и 98,5% для выгрузки. Это отличный результат.

Производительность осталась отличной даже во время игры с 14 781 болельщиками. Только два образца из 68 были ниже 1 Мбит с. Это показывает уровень SLA 97%.

В среднем, FedExForum Wi-Fi обеспечивает пропускную способность 10-80 Мбит/с для каждого пользователя во время игр. Эта отличная производительность.

Контроллер UniFi SDN обеспечивает статистический анализ (Insights) сети.

Контроллер Ubiquiti SDN обеспечивает статистическую информацию об использовании сети. Эти данные включают DPI-статистику, данные об объеме трафика, радиочастотную статистику (например, распределение каналов, утилизация радио, количество повторных фреймов). Данная информация позволяет более тонко настроить сеть и помочь в решении возможных проблем.

График ниже показывает снимок распределения клиентов на различных каналах. Каналы 132-144 менее загружены, так как не используются в точках UWB XG. Эти канали используются точками UAP-IW на топовом уровне арены. Они были установлены после игр 24 марта 2018 года.

Переосмысление Wi-Fi для арены.

Точки доступа UniFi WiFi BaseStation XG были разработаны для условий высокой плотности и оптимальной бескомпромиссной производительности. Встроенные антенны с высоким коэффициентом усиления обеспечивают достаточную зону доступа при размещении на табло или мостках. Наличие трех радиомодулей 5 ГГц в одной точке доступа означает меньшее количество точек доступа, меньше монтажных работ и более быстрое развертывание. Программное обеспечение UniFi SDN Controller представляет собой простое в использовании решение для развертывания и управления всей сетью. Объединяя все вышесказанное с принципом ценообразования Ubiquiti, результатом стало то, что стоимость сети Wi-Fi UniFi для арены составила всего 15% по сравнению с ценой конкурирующих решений принимая во внимания трехлетний период эксплуатации. Это невероятная цена!