Мрежа за училище от нулата (част 1): Огледът и WiFi-то в класната стая

Като фирма, която се занимава с мрежи, рядко ни викат на оглед, за да изградим LAN мрежа (локалната кабелна и безжична мрежа на един обект) от нулата в голяма сграда. Обикновено ни викат, когато нещо вече не работи — и тогава се ровиш в снопове кабели по кабелните канали, кабел след кабел, и се чудиш коя фирма в коя година какво е закачила за какво.

Този път беше различно. Едно плевенско училище излизаше от ремонт и трябваше да му се направи мрежова инфраструктура в цялата сграда плюс видеонаблюдение с IP камери (камери, които пращат картината по същата мрежа, а не по отделен коаксиален кабел). Сградата не е малка: четири етажа, коридор от 60 метра, по шест класни стаи на етаж, две крила с още по две стаи, физкултурен салон, зала за тържества (танци, изкуство, театър — нещо от този род) и, забравих, игрище. За всичко това — LAN и камери.

Трябваше да дадем оферта, без да знаем кои други фирми участват. Класика.

„Този път мрежата ще е направена като хората“

Отидохме с колегата на оглед. Посрещна ни заместник-директорката с едно условие: този път мрежата трябва да е направена като хората. Дотогава всичко било на парче — стая след стая, проект след проект. Всяка фирма идвала, монтирала си своето оборудване, включвала го в съществуващата мрежа и си заминавала. Нещо като скачени съдове: наливаш отгоре и се надяваш да не прелее отдолу.

Този път нямало да има компромиси. Приемането на системата щяло да се тества сериозно, преди да се среже лентичката и да се счупи шампанското.

Това не ме стресна особено. На такива събития ние обикновено не присъстваме — лентичката я реже и шампанското го чупи някой друг. Този, който дава парите. 🙂

Захванахме се да обикаляме коридорите — мерим стаи, мислим къде да са камерите, броим контакти. И тук ми направи впечатление нещо, което по-късно се оказа ключът към цялата история.

Във всяка стая — интерактивен дисплей

Абсолютно във всяка класна стая има интерактивен дисплей, който естествено трябва да е свързан с интернет. В някои стаи имаше и принтери, и лаптопи.

„Какво толкова, не си ли виждал интерактивен дисплей?“ — ще кажете. Виждал съм. Но точно тогава се досетих защо мрежата досега не е работила както трябва. И това важи не само за това училище, а за много училища и въобще за големи сгради.

Всички искат WiFi. Да няма кабели, да няма контакти, да няма кабелни канали, разклонители и други не-фън-шуй изделия на индустрията. Разбираемо е. Но ефирът не работи така, както си го представяме.

Защо WiFi в коридора не работи

В една класна стая влизат 20 деца с включен WiFi на телефоните. Досега антената — точката за достъп (access point, AP: устройството, което „излъчва“ WiFi мрежата и свързва безжичните устройства с кабелната) — е била в коридора.

Тези 20 телефона, дори да не са закачени към нито една точка за достъп, създават шум. Телефонът с включен WiFi постоянно търси мрежи, пуска т.нар. probe заявки („има ли тук мрежа, която познавам?“), говори. Ефирът не е кабел — той не е изолиран от външната среда. Ефирът е на всички.

Освен това ефирът е ограничен. Регулаторът (в България — КРС) ни е дал свободна за ползване честотна лента (2.4 GHz и 5 GHz — двата „обхвата“, в които работи WiFi) и устройствата не могат да излизат от нея. Всички се тъпчат в едни и същи канали.

Сега на този фон:

• в съседната класна стая — още 20 телефона;
• в следващата — още 20;
• на етажа — шест стаи плюс двете в крилата.

И в същото време искаме интерактивният дисплей да работи прекрасно с интернет. А той има същия радиомодул като телефоните. Точката за достъп няма как да разбере, че трябва да даде приоритет на дисплея, на който учителят в момента пуска урок, пред телефона, на който някой на последния чин гледа клипчета.

Резултатът е предвидим: дисплеят забива в час. И тогава става ясно кой е виновен — доставчикът на интернет. Или фирмата, която е монтирала оборудването. Никога ефирът. 🙂

Първата задача, която трябваше да реша: WiFi мрежата да се ползва само когато трябва — и то от телефоните. Всичко, което стои на едно място в стаята, трябва да е на кабел.

Решението: точка за достъп във всяка стая, дисплеят — на кабел

Вместо да монтирам скъпи антени в коридора, реших във всяка класна стая да сложа по един AX (WiFi 6) двубандов рутер — обикновен рутер от последното поколение WiFi, който работи едновременно в двата обхвата — конфигуриран като точка за достъп. Общо 45 броя, по един във всяка стая. Не като рутер — само като точка за достъп, без собствен DHCP (услугата, която автоматично раздава IP адреси на устройствата) и без собствен NAT (превода на адреси, с който рутерът „крие“ своята мрежа зад един адрес). Адресите и интернета ги дава централният рутер на училището. Четирите му LAN порта (гнездата за мрежов кабел отзад) използвам за:

• интерактивния дисплей;
• принтера, ако е мрежов;
• каквито и други устройства има в стаята — лаптоп на учителя, компютър и т.н.

Така интерактивният дисплей, включен с кабел към точката за достъп, въобще не ползва WiFi. Никога няма да забие в час, защото има шум в ефира или не му стига трафик. Няма нужда да се конкурира с телефоните.

Защо TP-Link Archer AX23

Конкретният модел е TP-Link Archer AX23 (клас AX1800, Wi-Fi 6). Накратко какво има в него и защо свърши работа:

• Wi-Fi 6 (802.11ax) — последното масово поколение WiFi. Голямото му предимство не е скоростта, а това, че се справя по-добре с много устройства наведнъж (технологиите OFDMA и MU-MIMO — точката обслужва няколко телефона в един и същи момент, вместо да ги редува един по един). Точно това, което трябва за стая с 20 телефона.
• AX1800 — сборната скорост на двата обхвата: до 1201 Mbps в 5 GHz и до 574 Mbps в 2.4 GHz. Реално никой телефон няма да ги види, но запасът е голям.
• 4 гигабитови LAN порта — за дисплея, принтера, лаптопа на учителя. Малък суич в стаята, без отделна кутия.
• Режим Access Point — превключва се от менюто: рутерът спира да прави DHCP и NAT и става просто точка за достъп, закачена за мрежата на училището.
• Цената — в пъти по-ниска от „професионална“ точка за таван. При 45 стаи разликата е сериозна. А понеже всяка точка обслужва само една стая, от нея не се иска чудеса.

Едно име за двата обхвата

Точката за достъп е конфигурирана в двата обхвата (2.4 и 5 GHz) с едно и също име на мрежата (SSID — името, което виждате в списъка с WiFi мрежи на телефона). Защо:

• Съвременните телефони, когато видят едно и също име в двата обхвата, по подразбиране предпочитат 5 GHz. Там каналите са много по-широки (80 MHz в 5 GHz срещу 40 MHz в 2.4 GHz — представете си магистрала с четири ленти срещу път с две), носят много повече трафик и има много повече място.
• По-старите телефони или тези с по-слабо радио ще се закачат на 2.4 GHz.

Така се получава естествен баланс на ефира между двата обхвата. По-малко шум, по-стабилен WiFi. И понеже точката е в стаята, а не в коридора, всеки клас си има собствено малко „облаче“ — стената към съседната стая вече работи за нас, а не срещу нас.

Звучи просто. И е просто. Въпросът е защо никой не го е направил досега — отговорът е в началото на статията: „стая след стая, проект след проект“.

В следващата част: как един лист от принтера и един чин се превърнаха в топологията на цялото училище — и защо един шкаф на етаж е по-добре от един голям шкаф в „сървърното“.