About WLAN design

WiFi network is an essential part of modern estate, same way as electricity or air conditioning. Very often this part is not getting enough focus on design, deployment and testing. Failure in network purchase can happen like this:

  1. The requirements for WiFi are not initially defined by purchaser
  2. LAN cables are designed, but the needs for WiFi access points are forgotten or only socket reservations to random rooms are being defined
  3. Later on, WiFi gears are being purchased among other IT equipments. The gear vendor is often selected based on price tag, not the quality.
  4. Access points are being deployed. The system is tested just by measuring the coverage of WiFi network.
  5. Once there is a real network traffic from real end users, there is no happiness heard. The throughput and reliability is poor. Problems are attempted to be fixed by moving or adding access points. Without any real improvements..

The deployment of WiFi network is easy. Just buy any access points and locate those to suitable locations within the estate. The coverage requirements can be rather easily met by any person knowing something about WiFi.

Thus, making coverage is easy. Having throughput, enough capacity and a good mobility in WiFi is much more challenging. The capacity of the network is not in the amount of access points, but in the interference-free frequencies. To ensure a sufficient amount of these frequencies to users in needed locations, a frequency planning is needed. Preferably this happens earlier or at the same time with cabling design. In frequency planning, the attenuation characteristics of different construction materials and objects are being taken into account. Also the selection on WiFi gear vendor should be done at this phase. The success in WiFi purchase process can happen like this:

  1. The need for WiFi network is identified
  2. Together with WiFi designer, the requirements for the network are being agreed. For example:
    • The device types and device estimated amounts in deployed network
    • Mobility needs
    • Needs for the voice services
    • The coverage holes (elevators, pathrooms etc.)
    • Guest networks
    • The security level
  3. WiFi designer investigates the attenuation values of the construction materials to be used in the building. WiFi gear vendor is also selected. Based on the CAD floor plans, the access point locations and antenna locations are being designed. As a result, the cabling to access point locations can be defined. As another result, the initial configurations for network are available. (access point power levels etc.)
  4. Access points are being deployed according design. System is being configured by WiFi designer or according design documents.
  5. The network is being validated with measurements and test equipment to ensure the requirements are being met. Preferable testing is performed in real load situations also. The documents about test results are being created for a customer. The maintenance of the network is agreed.

It is good to remember when selecting WiFi network gears, that the user devices are renewed typically with significantly higher rate. (Roughly 2 years renewal rate expected.) To update or change a WiFi network already in production use is at some level always risky. It is really a worth of putting effort to the design phase, to ensure later network changes a kept on minimal level.

Case warehouse: The amount of stuff on the shelves greatly impacts to radio propagation. This needs to be though at the design phase, to ensure wireless devices are working regardless if shelves are full or almost empty.

WLAN suunnittelusta

WiFi verkko kuuluu modernin kiinteistön varustukseen siinä missä muukin talotekniikka. Hyvin usein tämä käyttäjille hyvinkin näkyvä talotekniikan osa jää kuitenkinlähes olemattomalle huomiolle suunnittelu-, toteutus- ja testausvaiheissa. Epäonnistunut hankintaprosessi voi tapahtua esim. näin:

  1. WiFi verkkoa ja sen vaatimuksia ei määritellä tilaajan toimesta
  2. Sähkösuunnitelmassa suunnitellaan kiinteistön yleiskaapeloini (yleisesti Cat kaapelointi), mutta suunnitelmassa ei huomioida langattoman verkon tarpeita tai ne huomioidaan vain rasiavarauksina.
  3. WiFi verkko tilataan osana myöhempiä datalaitetoimituksia, jolloin normaalisti lähinnä laitteiden hinta määrää toimittajan valinnan.
  4. Verkko toteutetaan valituilla komponenteilla ja testataan korkeintaan verkon kattavuus kiinteistössä luovutusvaiheessa.
  5. Kun kiinteistön loppukäyttäjät kuormittavat verkkoa, ei sen nopeuteen ja luotettavuuteen olla tyytyväisiä. Ongelmia yritetään korjata lisäämällä/siirtämällä tukiasemia, ongelmien kuitenkaan korjaantumatta.

WiFi verkon rakentaminen on helppoa. Ostetaan X määrä tukiasemia ja asennetaan tasaisesti kiinteistön alueelle. Kattava WiFi verkko varmasti rakentuu vähänkin asiaan perehtyneen henkilön toimesta.

Verkon kattavuus on siis helppo toteuttaa. Nopean, riittävän kapasiteetin ja riittävän mobiliteetin tarjoava WiFi verkko on sen sijaan haasteellinen toteuttaa. Verkon kapasiteetti ei ole tukiasemien määrässä, vaan häiriöttömien taajuuksien määrässä. Jotta häiriöttömiä taajuuksia voidaan käyttäjille tarjota riittävästi ja oikeissa paikoissa, on verkon taajuussuunnitelma tehtävä ennen tai samaan aikaan yleiskaapelointisuunnitelman kanssa. Taajuussuunnitelmassa huomioidaan eri rakennusmateriaalien vaikutus radiosignaaliin mahdollisimman tarkasti. Samoin laitteistovalinnat tulisi tehdä jo tässä vaiheessa, aivan kuin muunkin talotekniikan osalta. Onnistunut hankintaprosessi voi tapahtua esim. näin:

  1. Tilaaja identifioi tarpeen kiinteistön WiFi järjestelmälle
  2. Yhdessä radioverkkosuunnittelijan kanssa käydään läpi verkolle asetettavat vaatimukset ja budjetti. Esimerkkivaatimuksia:
    • Käytettävät/tulevat päätelaitteet ja niiden arvioidut määrät
    • Tarvittava mobiliteetti
    • Voice- palvelujen käyttötarpeet (Esim: Skype)
    • Tilat, joissa verkkoa ei tarvita (hissit, kylpyhuoneet tms.)
    • Guest verkot
    • Tietoturvan taso
  3. Radioverkkosuunnittelija selvittää esim. tulevien rakenteiden radiovaimennusarvot ja valitsee laitetoimittajat. Suunnitellaan CAD kuvien pohjalta radioverkko valittujen laite- ja antennityyppien mukaan. Lopputuloksena syntyvät tukiasemien lähtökohtaiset paikat, joihin yleiskaapelointisuunnitelmassa suunnitellaan kaapelointi. Samalla suunnitellaan mm. tukiasemien alustavat konfiguraatiot. (Esim. tehotasot)
  4. Tukiasemat asennetaan laiteluettelon ja suunnitelmien mukaisesti. Järjestelmän käyttöönotto ja verkkokontrolleri konfigurointi tehdään radioverkkosuunnittelijan toimesta.
  5. Radioverkkosuunnittelija testaa käyttöönotettavan verkon mittauksilla ja testilaitteilla. Testausta tulee tehdä myös kuormitetussa verkossa. Varmistetaan, että verkko täyttää etukäteen sovitut vaatimukset. Vaatimusten täyttymisestä laaditaan dokumentit. Sovitaan, miten verkon ylläpito hoidetaan.

WiFi järjestelmän komponenttien valinnassa on hyvä muistaa, että verkon uusiutuminen tapahtuu huomattavasti päätelaitteita hitaammin. Normaalit matkapuhelimet ja kannettavat tietokoneet uusiutuvat n. kahden vuoden välein. Tuotantokäytössä olevan WiFi verkon päivitys/muutos on työläs ja riskialtis, joten suunnitteluun alussa kannattaa panostaa, jotta verkko palvelee halutulla tasolla mahdollisimman pitkään, ilman suurehkoja muutoksia.

Case varasto: Varastotiloissa hyllyjen täyttöaste vaikuttaa suuresti radiosignaaliin. Tämä tulee huomioida suunnitteluvaiheessa, jotta lukupäätteet toimivat myös hyllyjen ollessa täysiä tai vajaita.