Wi-Fi на стадионах: технология высокой плотности

Чемпионаты и другие спортивные события очень приятно смотреть дома перед телевизором, но по-настоящему почувствовать атмосферу противостояния команд и услышать крики болельщиков можно только на стадионе. Крупнейшие спортивные площадки мира вмещают огромное количество зрителей. По данным topmira.com, самый большой стадион США Michigan Stadium может одновременно принять 109 901 болельщиков, а индийский Stadium of the Indian Youth в Калькутте – 120 тысяч человек. Лидером по вместимости считается «Стадион Первого Мая» в Пхеньяне – здесь наблюдать за игрой одновременно могут 150 тысяч человек.

Michigan Stadium, источник: topmira.com

Для оценки грандиозности масштабов можно привести стадион «Лужники» вместимостью 81000 зрителей и стадион «Маракана», где проходила церемония открытия Олимпийских игр в Рио-де-Жанейро – он вмещает всего 78 838 человек. Зрители любых спортивных событий, конечно же, сразу хотят поделиться своими эмоциями и впечатлениями с друзьями в социальных сетях. И, кроме текстовых сообщений, посетители в огромном количестве выкладывают фото, видео, а иногда даже ведут прямые трансляции. Сети 3G и 4G не всегда могут справиться с этой задачей, и тогда им на помощь приходит Wi-Fi, предоставляющий зрителям беспроводной доступ в интернет на территории всего спортивного объекта. Для стадионов такая услуга – скорее дань прогрессу, показатель соответствия современным технологиям, чем необходимый элемент обслуживания, как в ресторанах и кафе. Ведь развернуть беспроводную сеть в условиях высокой плотности клиентов даже на стадионе в 10 тысяч человек – сложная и трудоемкая задача, не говоря уже о финансовой составляющей вопроса. И все-таки удачных примеров проектирования Wi-Fi-сетей на стадионах достаточно.

Какие же проблемы стоят перед проектировщиками беспроводных сетей высокой плотности? Вот некоторые из них:

• Интерференция от других Wi-Fi-сетей

• Интерференция от других устройств, работающих в этом диапазоне

• Межканальная интерференция вследствие близкого расположения точек доступа

• Сложность размещения и инсталляции оборудования

• Снижение производительности сети из-за клиентов, использующих стандарт IEEE 802.11b

• Снижение скорости передачи из-за неправильного распределения клиентов по диапазонам (использование диапазона 2.4 ГГц, когда можно использовать диапазон 5 ГГц)

• «Залипание» клиентов, когда устройство остается подключенным к точке доступа даже когда клиент переместился на другой конец объекта и т.д.

Все эти проблемы решаются после проведения точных расчетов и умелого радиопланирования на объекте.

Естественно, классическая схема, где используются точки доступа с всенаправленными антеннами, рассчитанные на 20-30 клиентов, здесь не подойдет. На стадионе плотность пользователей составляет примерно 2-3 клиента на квадратный метр, то есть точка доступа может просто не справиться с нагрузкой. С другой стороны, при установке слишком большого количества точек доступа или при увеличении их мощности не избежать интерференционных помех. Также следует помнить о пропускной способности оборудования – чем больше радиус действия антенны, тем большее количество пользователей может подключиться к точке доступа. Соответственно, пропускная способность, рассчитанная на одного клиента, снизится. При этом диапазон 2.4 ГГц ограничен всего 3-мя непересекающимися каналами, в то время как в диапазоне 5 ГГц их 11. Однако далеко не все девайсы поддерживают 5 ГГц, а значит сеть должна быть рассчитана на оба диапазона. Увеличить полосу пропускания может использование точек доступа, поддерживающих стандарт IEEE 802.11ас. Он позволяет не только увеличить количество клиентов в соте, но и обеспечить работу высокоемких приложений, например, работающих с мультимедиа.  Также для разгрузки сети может быть использована технология Band Select принудительно переводящая клиентов с двумя диапазонами в 5 ГГц. Кроме этого необходимо уменьшение радиуса действия точек доступа для создания небольших зон обслуживания. Для этого используются антенны с узкой диаграммой направленности, уменьшается мощность передатчика, отключаются низкие канальные скорости (при отсутствии клиентов IEEE 802.11b) и отключается обработка пакетов абонентов с низким уровнем сигнала (например, технология Сisco RX-SOP). Интерференция от других сетей и устройств также сокращается путем уменьшения мощности и радиуса действия точек доступа. Мощность точек доступа желательно выставлять в соответствии с максимальной мощностью самого маломощного устройства в сети для того, чтобы избежать образования несимметричных каналов и провалов в покрытии сети. Если зону покрытия точки доступа нужно увеличить, то следует увеличить мощность антенны, а не передатчика.

источник: cisco.com

Еще один важный момент – это количество используемых SSID. На стадионах часто существует сегментация сети с разными SSID – для прессы, для комментаторской будки, для VIP-гостей и т.д. С одной стороны, это очень удобно, а с другой, возникают определенные сложности. Дело в том, что сеть посылает управляющие фреймы с каждого SSID, поэтому радиоэфир Wi-Fi-сети высокой плотности оказывается частично занятым управляющим трафиком. Для того чтобы избежать такой ситуации, используют минимальное количество SSID. В идеале он должен быть один.

Что касается оборудования и ПО, то крупнейшие производители, такие как Cisco Systems, Aruba Networks, Ruckus, Extreme Networks, Huawei и другие компании предлагают комплексные решения. К таким можно отнести, например, Cisco Connected Stadium Wi-Fi. Основные компоненты подобной системы – контроллеры (основной и резервный) для централизованного управления, точки доступа и антенны. Каждая точка доступа рассчитана примерно на 250-500 пользователей. Антенны, как и точки доступа, должны поддерживать 2 диапазона – 2.4 и 5 ГГц и технологию MIMO. Желательно, чтобы пользовательские устройства и антенны находились в зоне прямой видимости, то есть антенны должны быть установлены на стенах стадиона или на крыше с внутренней стороны.

Антенна Cisco AIR-ANT2566P4W-R, источник: comstarinc.com

В мировой практике Wi-Fi на стадионах – вещь далеко не новая. В 2011 году беспроводной интернет появился на домашнем стадионе футбольного клуба «Реал Мадрид» Santiago Bernabéu Stadium вместимостью 85500 человек. Внедрением Wi-Fi-решения занималась компания Cisco Systems. Parken Stadium в Копенгагене тоже оснащен Wi-Fi от Cisco. Кроме Европы, Cisco Systems занималась проектированием беспроводных сетей в США – бейсбольный стадион AT&T Park в Сан-Франциско, NY Yankees Stadium в Нью-Йорке, стадионы Высшей бейсбольной лиги по всей стране и многие другие. Еще один европейский стадион, Amsterdam ArenA в Нидерландах, рассчитанный на 68 тысяч зрителей, оборудован беспроводным решением от Huawei. Компания использовала гибкие коммутаторы Huawei S12700 и карты сетевого процессора Ethernet (ENP) с функциями встроенного контроллера доступа для поддержки широкомасштабного доступа. Китайская компания, как и ее американский конкурент, занималась внедрением WLAN на стадионах Европы и США, к примеру, на стадионе Levi’s Stadium в Санта-Кларе (Калифорния), а также на стадионе «Открытие Арена» в Москве, на котором пройдет матч 1/8 Чемпионата мира по футболу 2018 года. Россия через 2 года будет принимать у себя огромное количество иностранных гостей, и поэтому оснащение спортивных объектов современными IT-решениями в соответствии с мировыми стандартами – приоритетная задача. В частности, в 2015 году интернет-портал столичного Стройкомплекса сообщил о том, что Wi-Fi высокой плотности появится на стадионе «Лужники» после реконструкции, которая завершится в конце 2016 года. На официальном сайте «Зенит-Арены», стадиона, который строится в Санкт-Петербурге с 2007 года,  также есть информация о планируемом внедрении общедоступной Wi-Fi-сети:

«Площадь стадиона будет покрыта сетью беспроводного доступа в интернет (wi-fi): емкость проектируемой сети – 436 точек доступа. Сеть обеспечит неограниченный доступ к Internet и внутренним медиа-ресурсам посетителей категории VIP, VVIP и гостей скайбоксов. Ей также смогут воспользоваться представители СМИ и сотрудники стадиона. Кроме того, сеть будет поддерживать связь арены с персоналом ситуационного центра»

В процессе подготовки к чемпионату планируется оснастить беспроводной сетью стадионы «Ростов-Арена», «Калининград» и «Самара-Арена», сообщает россия2018.рф.

Если же абстрагироваться от Чемпионата мира по футболу, то в большинстве своем российские стадионы не предоставляют услугу беспроводного доступа в интернет всем зрителям. На стадионе «Петровский» в Санкт-Петербурге подключиться к Wi-Fi могут только VIP-гости и фотографы. На стадионе «Арена Химки» в Москве доступ к Wi-Fi тоже ограничен. 

«На нашем стадионе Wi-Fi предоставляется представителям СМИ, официальным лицам, участникам и организаторам матча, а также VIP-категории болельщиков. Другим категориям посетителей, простым болельщикам,  открытый Wi-Fi не предоставляется. Зона покрытия беспроводной сети охватывает практически весь стадион с учётом зон, указанных в регламентирующих документах (пресс-центр, ложа-прессы, футбольный отсек, футбольное поле, трибуны и т.д.).

Заметим, что у нас на объекте работает несколько независимых систем Wi-Fi. Одна рассчитана в первую очередь на работу в повседневной деятельности для сотрудников нашего учреждения и арендаторов, вторая, более профессиональная действует в дни проведения мероприятий. Последняя представляет больший интерес. У нас используется система Aruba Networks - одни из лидеров в сфере инфраструктурных Wi-Fi решений.

На стадионе 13 всепогодных точек доступа, которые настроены таким образом, что покрывают все необходимые зоны. Если говорить о скорости передачи данных, то регламентами соревнований по футболу установлены минимальные требования в 34 мб/сек, у нас же эта цифра составляет 100 мб/сек, с возможностью расширения до 600 мб/сек. Установлены контроллеры и коммутаторы того же производителя – Aruba, которые осуществляют мониторинг загруженности и доступности частот. Технология mesh не используется по соображениям безопасности, но при этом у нас работает сквозной роуминг между точками.

В нашем случае, наличие беспроводных сетей на стадионе – обязательное условие для работы и организации матча. Для VIP-болельщиков — это один из дополнительных бонусов, который расширяет список предоставляемых на стадионе услуг», - сообщили в пресс-службе АУ «Арена Химки».

Иногда общедоступный Wi-Fi на стадионе призван не только обеспечить подключение зрителей к интернету, но и предоставить доступ к специально разработанному мобильному приложению. Мобильное приложение для стадиона может транслировать повторы, информировать зрителей о составе команд, заменах и других подробностях матча, осуществлять продажу билетов, еду, сувениров, проводить социологические опросы, составлять рейтинги игроков и многое другое. Такие приложения успешно вводятся за рубежом (стадион AT&T Park в Сан-Франциско, стадион Levi’s Stadium в Санта-Кларе), подобная разработка планируется и для стадиона «Лужники». Таким образом, Wi-Fi высокой плотности  открывает новые перспективы для использования информационных и коммуникационных технологий во время массовых мероприятий на стадионах.