Vezeték nélküli rendszerek okos és hatékony megtervezése

Az informatika meglehetősen szerteágazó témakör. Itt a blogban eddig csak az IT biztonság kérdéseire kerestünk megfelelő és naprakész válaszokat. Ám a későbbiekben szeretnénk egy kicsit szélesíteni a palettát, s ezt egy – amúgy a biztonsághoz is erősen kapcsolódó – témával kezdjük: a hálózatokkal.
Kezdetnek azt vizsgáljuk meg, miként lehet megteremteni a feltételeket egy jól működő, megbízható, a jövő változásaihoz is könnyen alkalmazkodó, stabil vezeték nélküli hálózat kialakításához az irodában. Mi mindent kell megvizsgálni, kiértékelni, figyelembe venni ahhoz, hogy sikerrel járjunk, amikor kiépítünk egy ilyen infrastruktúrát, amely immár alap elvárás a modern világban, szinte bármely cégnél.
Ám dacára annak, hogy az irodai munka egyik alapvető pilléréről beszélünk, még mindig gyakran tapasztaljuk, hogy a vállalati környezetben dolgozók elégedetlenek a vezeték nélküli belső hálózattal vagy épp az internet-kapcsolatok sebességével és megbízhatóságával. A munka e fontos és nélkülözhetetlen eleme a legtöbb esetben sok sebből vérzik, ami sokszor köszönhető a – tervezési hiányosságok miatt – rosszul kialakított alap kiszolgáló környezetnek, vagy az elavult és korszerűtlen rendszerek használatának. Mindezek biztonsági szempontból is magas kockázati tényezőt jelentenek (erre később részletesen is kitérünk majd egy önálló cikkben).
Az IoT és a BYOD világában már szinte minden vezeték nélkül kapcsolódik a céges hálózatra, s ugyanígy az internet vezetékmentes elérése is elengedhetetlen. Viszont a hatékony vezeték nélküli hálózat első lépése a megfelelő tervezés. A wifi kialakítás megtervezése a vezeték nélküli hálózat vázaként szolgál, így amennyiben időt szánunk megfontolt kidolgozására, az összetevők megismerésére, a szükséges lépések megértésére, illetve alkalmazzuk a már bevált gyakorlatokat, akkor nem csak a hálózat megbízhatóságát és teljesítményét növelhetjük meg, hanem hosszú távon pénzt és erőforrást is megtakaríthatunk.

Mit nevezünk vezeték nélküli (wifi) tervezésnek?

Wifi tervezésnek azt a folyamatot nevezzük, amely során figyelembe kell venni a vállalkozás egyéni és specifikációs igényeit, követelményeit, majd ennek megfelelően megtervezni a nagyteljesítményű és megbízható hálózatot. Az üzleti követelmények között meg kell határozni többek között, hogy mennyi és milyen típusú eszköznek van szüksége a vezeték nélküli hálózatra (ez lesz a kapacitás), illetve hol van szükség jó minőségű jelszintre az irodában (ez lesz a lefedettség). Eme két tényező alapján lehet kialakítani egy tervezetet az AP-k típusáról és elhelyezéséről, meghatározva, hogy hová, mit kell telepíteni a megfelelő lefedettség és jelszint eléréséhez.

Miért fontos a vezeték nélküli hálózatok megfelelő megtervezése és előkészítése?

Örökérvényű igazság – és sajnos nem csak ebben az esetben -, hogy csak akkor vesszük észre a vezeték nélküli hálózatokat, amikor épp nem működnek. Mindannyian érezhettük már a rosszul működő wifi hálózatok okozta frusztrációt, ami meglehetősen gyakran tapasztalható a mai irodai, ipari, szállodai, nagyvállalati környezetben. Az elmúlt években világszerte csaknem 200 millió olyan vezeték nélküli hálózatról számoltak be, amelyek nem megfelelően és nem kellő hatékonysággal működnek, ráadásul IT szempontból hosszú távon nem fenntarthatók, mivel egyszerűen képtelenek minimális vagy növekvő interferencia mellett optimálisan lefedni a szükséges területeket, s kiszolgálni a kapacitásra vonatkozó követelményeket. A rossz vezeték nélküli rendszerek létrejöttének egyik leggyakoribb oka: a pontatlan vagy elnagyolt tervezést követő kialakítás.

A jó és stabil vezeték nélküli hálózat – miként többször is említettük már – létfontosságú a modern irodai és termelési környezetekben. A szervezetek és az emberek egyre növekvő mértékben támaszkodnak munkájuk során a vezeték nélküli hálózatokra, így ha a wifi nem működik megfelelően, akkor a munka a szó szoros értelmében leáll, vagy legalábbis veszít hatékonyságából. A rossz tervezés hosszútávon nem csak negatívan befolyásolja a teljesítményt, de a hibák keresése és a panaszok rendszeres felülvizsgálata, kiértékelése egyben rengeteg IT erőforrást is felemészt. Arról nem is beszélve, hogy ha a termelés és a munkafolyamatok nem optimálisak, az bizony bevétel kieséssel járhat.
Manapság már léteznek professzionális mérő berendezések és műszerek, amelyek lehetővé teszik a tervezés hatékonyságának maximalizálását, modellezését és biztosítják, hogy a tervezési folyamatot követően – miután megtörténik az új rendszer installációja – az első naptól kezdve egy megbízható és költséghatékonyan üzemeltethető kiszolgáló környezetünk legyen, ami az IT ráfordításokat is csökkentheti (idén lesz még szó nálunk a mesterséges intelligencia által támogatott okos rendszerekről is, amelyek tovább növelhetik az üzemeltetés hatékonyságát).

Az üzleti és rádiófrekvenciás követelmények fő kérdései

jó tervezés mellett pontosan meg kell határozni, hogy milyen üzleti igényeket támasztunk az új vezeték nélküli rendszerrel szemben, s itt fontos, hogy ne csupán az aktuális, jelenlegi igényeket mérjük fel, hanem arról is képet alkossunk, hogy a következő években milyen igények és elvárások merülhetnek fel a rendszerrel kapcsolatban. Amennyiben előre tudunk gondolkodni, úgy sokkal jövőt állóbb vezeték nélküli infrastruktúrát tudunk megtervezni, hiszen senkinek sem célja, hogy két-három évente cserélje a rendszereit, mert azok nem tudják kiszolgálni a változó igényeket.
Fontos, hogy az alábbi kérdésekre mindenképpen legyen válaszunk:

• Milyen eszközök kapcsolódnak majd a hálózathoz?
• Hány végpontnak lesz szüksége egyidejű kapcsolódásra?
• Melyek azok a végpontok, amelyeknél kritikusan fontos a szervezet számára, hogy vezeték nélküli kapcsolattal rendelkezzenek?
• Melyek a legfontosabb területek, amelyeknél a legnagyobb szükség van a minőségi és jó lefedettségre?
• Szükséges-e felügyelt vendég hálózatot szolgáltatni?
• Milyen egyéb ügyfél specifikus igények merülnek fel?

Viszont nézzük, milyen szempontokat veszünk mi figyelembe, amikor az ügyfelek segítséget kérnek tőlünk egy új rendszer megtervezésében, illetve a rendszerintegrációt megelőző fejlesztési terv előállításában.

Megfelelő területi lefedettség

Az egyik legalapvetőbb szempont egy vezeték nélküli rendszer tervezése esetén, hogy minden szükséges információt derítsünk ki arról, hol lehet szükség vezeték nélküli hálózatra. Elsődleges szempontnak tekinthető, hogy jó minőségű és kellő mértékű lefedettséget érjünk el új rendszerünkkel a kívánt területeken. A tervezés során megfelelő mennyiségű és jól pozícionált AP-k (hozzáférési pontok) segítségével tudjuk elérni és optimalizálni a kívánt jelerősséget a vezeték nélkül kapcsolódó rendszerek kiszolgálására. Fontos a jó tervezés, amihez az AP pozícionálás során figyelembe venni az átlapolási lefedettséget vagy a másodlagos lefedettség rétegződését – 2.4 GHz és 5 GHz illetve manapság 6 GHz esetén is – a kapcsolatok stabilitásához és a megfelelő roaming eléréséhez. Fontos meghatározni azokat az üzleti szempontból is kritikus területeket amelyeknél kiemelten fontos a vezeték nélküli infrastruktúra, s ezekre a pontokra érdemes redundánsan tervezni a meghibásodások esetére. Amennyiben nem megfelelő a tervezés, akkor előfordulhat túl sűrű AP telepítés, ami a projekt beruházási költségének növelése mellett interferenciát is okozhat a közegben, vagy épp túl kevés AP elhelyezésével a jelszint nem lesz megfelelő, így lefedettségi hézagok – úgynevezett szürke zónák – alakulhatnak ki a vezeték nélküli telepítést követően.

Tervezéskor mi első lépésként egy professzionális mérőberendezés segítségével felmérjük a meglévő környezet gyenge pontjait, a közeg interferenciát, a jel-zaj viszonyt, majd az eredmények alapján javaslatokat készítünk az AP-k újrapozícionálására, feltéve, hogy ez szükséges.Zöldmezős beruházás esetén szintén egy professzionális mérő berendezést alkalmazunk, de mivel ebben az esetben nincs olyan környezet, amit fel lehetne mérni, így egy mérő bőröndöt is a helyszínre viszünk, melynek segítségével szimulálhatjuk az AP-k telepítési pontját. Ebből megállapítható, hogy hova és hány AP telepítésére lesz szükség a jövőben.

Kapacitástervezés és AP méretezés

A kapacitástervezés már egy lépéssel túlmutat a lefedettségen és figyelembe veszi a hálózathoz csatlakozó klienseket, illetve az alkalmazás igények típusait és számát is. A vezeték nélküli hálózat kapacitási igényének meghatározása az egyidejűleg támogatott kliensek számának, a forgalom mennyiségének mérése az igénybe vett sávszélesség alapján. Amennyiben rosszul határozzuk meg a kapacitási szükségletet, annak a későbbiekben nagyon súlyos következményei lehetnek a felhasználók számára. A lassú sebesség, a kapcsolódási problémák, a megbízhatatlan vezeték nélküli hálózat mind adódhatnak abból, hogy nem a megfelelő használati követelményekhez mérten határoztuk meg a hozzáférési pontok kapacitását.
Az ügyfeleknek a tervezés e fázisában rendszerint az igényeikhez leginkább szükséges és hosszútávon skálázható AP megoldásokat szoktuk javasolni, hogy a későbbi növekvő igényekre is megfelelő megoldást tudjanak választani.

Kritikus eszközök meghatározása

A vezeték nélküli hálózathoz kapcsolódó különféle típusú kliensek áttekintése szintén nagyon fontos a tervezés során, illetve meg kell határozni az üzleti szempontból kiemelten fontos kritikus végpontokat is. Ezek azok az eszközök, amelyek offline állapotba kerülésekor leáll a cég működése és ellehetetlenülnek a munkafolyamatok. Fontos figyelembe venni ezen eszközök életkorát és technológia érettségét egyaránt, hiszen olyan megoldást kell választani, amely ezen eszközöket is megfelelően képes kiszolgálni. Ilyen pont lehet például:

• A CEO laptopja, amelyet már évek óta nem hajlandó lecserélni, de az új vezeték nélküli szabványokat nem támogatja.
• Raktári környezetben egy 10-12 éves szkenner, amely napi 12-16 órát van használatban, de a beépített antenna már elavult és optimalizálni kell a teljesítményt, hogy a lehető leghatékonyabban működjön az új rendszer mellett is a kissé avitt technológia.

Rendszerint készítünk egy listát az ilyen eszközökről és tanulmányozzuk, hogy a gyártó milyen specifikációkat publikált, így megbizonyosodhatunk arról, hogy az új rendszer mellett megbízhatóan fognak működni ezek a létfontosságú, ám esetleg elavultabb berendezések is.

Fizikai akadályok és AP elhelyezés

A fizikai környezet kritikus szerepet játszik a vezeték nélküli hálózat működésében. Minden ügyfél esetében előfordulhatnak egyedi sajátosságok, például extra magas mozgatható polc szerkezetek, fémszerkezetű nagykiterjedésű berendezések, extra fényes vagy épp matt felületek, amelyek a jel torzulásához, töréséhez vagy épp elnyeléséhez vezethetnek. Ezeket az akadályokat a tervezés során figyelembe kell venni és az AP pozicionálását ezen sajátosságok figyelembevételével kell kialakítani.
Az alaprajz a prediktív tervezéshez és az aktív tervezéshez is elengedhetetlen, de ugyanilyen fontos minden esetben körbejárni és megismerni a lefedendő helyszínt, megismerni a helyi sajátosságokat. A faltípusokat, falvastagságokat is figyelembe venni, hogy tudjuk, milyen reflexiós tényezőkkel kell kalkulálni a tervezés során. Ugyancsak fontos a helyszín megismerése, hogy felül tudjuk vizsgálni a kábelezés kialakításának és megvalósíthatóságának a feltételeit is.

Reflexiós tényezők

Az imént már említettem, de mert ez a tervezés egyik kritikus pontja, így megérdemel egy külön bekezdést és bővebb kifejtést: a vezeték nélküli rendszerek tervezése során fontos, hogy minden esetben vegyük figyelembe a tervezési és fejlesztési környezet falainak méretét, vastagságát, anyagát, alakját is ahhoz, hogy a megfelelő jelcsillapítási tényezőkkel kalkulálhassunk. Minden faltípus rendelkezik egy csillapítási tényezővel. Ez azt jelenti, hogy a rádiófrekvenciás erősséget részben vagy teljesen elnyelheti a közeg. A gipszkartonról például általánosan elmondható, hogy 3 dB jelszint csökkenést okozhat, viszont a nagy sűrűségű és vastag betonfalak, oszlopok akár teljesen, vagy nagymértékben tudják tompítani, blokkolni a jeleket. Így ilyen esetben az adott területre külön AP-t kell tervezni a megfelelő lefedettséghez.

A tervezés során – legyen szó meglévő hálózat fejlesztéséről, cseréjéről, vagy akár új beruházásról – minden esetben egy helyszíni felmérést szoktunk végezni a helyszíni sajátosságok figyelembevételével, így a lehető legoptimálisabban tudjuk megtervezni az új vezeték nélküli rendszereket.

RF spektrumaktivitás

Mivel a vezeték nélküli hálózatok a szabad közegben terjednek, így nagyon fontos a tervezés során a lehető legtöbb, a közegben található spektrumtevékenységet megérteni és figyelembe venni. Így például:

• Csatornakiosztás és versengés: Az AP-k elhelyezése mellett érdemes megtervezni azt is, hogy milyen csatornákon fogják szórni az adott jelet. Ehhez érdemes csatorna kiosztási tervet készíteni amennyiben az AP-k egymás között nem tudják lekommunikálni, hogy ki milyen csatornát használ majd, mint például a 2.4 GHz esetén jellemzően az 1-es, 6-os, 11-es csatornák.
• Közeg interferencia: Figyelembe kell venni, hogy az a környezet amelyet lefednénk, milyen interferenciális sajátosságokkal rendelkezik, amelyek befolyásolhatják a vezeték nélküli rendszer stabilitását. Ilyen lehet például, hogy az adott környezet hol található egy nagyvároson belül (ipari területen, külvárosi raktárban stb.), hiszen nem ugyanazok lesznek a zavaró környezeti kihatások. Továbbá figyelembe kell venni a mikrohullámú sütőket, Bluetooth eszközöket, mozgásérzékelőket, nagyfeszültségű vezetékeket és sok egyéb specifikus tényezőt, amelyek időszakosan vagy hosszútávon zavarhatják a kapcsolati minőséget és az adatátvitelt.
• Csatorna szélesség: Minél nagyobb a csatorna szélessége – Channel Widths – annál nagyobb az áteresztő képesség. Az egyénspecifikus RF környezettől és az AP sűrűségtől függően meghatározható a kívánt csatorna szükséglet is.

Most, hogy végigevettünk néhány olyan, a tervezési folyamat során nélkülözhetetlen és mindenképpen fontos tervezési pontot, amelyek nélkül nehezen lehet a számunkra optimális vezeték nélküli infrastruktúrákat telepíteni, foglaljuk össze, hogy milyen követelményeket kell mindenképpen meghatározni és összeszedni ahhoz, hogy egy rendszerintegrátor hatékonyan tudjon tervezni és segíteni az új rendszer telepítése során:

• Legyen meghatározva, hogy pontosan hol kell lefedettség, legyen alaprajz, amely alapján tervezhető lesz az AP-k pozícionálása
• Legyenek, összegyűjtve milyen klienseket kell kiszolgálni és melyek a kritikus eszközök, amelyeknek a lehető legstabilabb kapcsolatra van szüksége
• Fontos tudni, hogy hol milyen kliens-sűrűséggel kell kalkulálni
• A helyszín bejárása elengedhetetlen, hogy megállapíthatók legyenek az egyéni és környezet specifikus környezeti tényezők (reflexiós pontok, falak, kábelezési lehelőségek)

Mint a fentiekből kiderülhetett, az új rendszer alapjainak kialakítását és az eszközök méretezését, megtervezését érdemes minden esetben szakemberekre bízni, hiszen így üzemeltethetőbb és működőképesebb rendszer áll majd a rendelkezésünkre, amely hosszú távon kifizetődőbb és költséghatékonyabb is.