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[资料分享] 如何让五万台手机同时上网

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[LV.2]偶尔看看I

发表于 2016-8-16 10:57 |显示全部楼层
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本帖最后由 你覅我 于 2016-8-16 10:57 编辑



         大家都有在爱快论坛看到这么个事儿,就是“五万台手机同时上网”,但是又有人知道如何做到的吗?今天我们爱快京东店为您带来这个超震撼的场景!

        我有一个场所,里面有很多部手机需要一起上网,一个房间至少有300台手机,有什么样的网络方案可以满足这种无线带机量,同时避免同频干扰,而且成本不要太高?
      【Ikuai技术部】
        谢邀,我们可以解剖一个以往案例来做解答,希望可以把同频干扰和解决办法以及用过的失败方案都尽量说清楚。
      【项目需求】
        几个月前,我们接到一个高密度覆盖项目支持,在这以前虽然做了一些演唱会和大型会议的WIFI覆盖,但分析后发现方案无法套用。这个新项目的需求如下:
       ①在5000平方的环境中,容乃5万台2.4G单频智能手机同时接入WIFI。
       ②这五万台手机需要100%稳定接入,长时间依赖无线网络工作,相比娱乐环境,使用率要求更严苛。
       ③这批智能手机不支持5G频段,只能使用干扰最严重的2.4G频段。
       ④5000平方可以被划分成多个隔断房间,每个房间至少运行300台手机。
        第一个挑战----2.4Ghz的现状
       我们生活的周围,几乎所有发射电磁信号的设备都会产生无线干扰。这些设备包括无线路由、无绳电话、蓝牙设备、微波炉,甚至智能手表,而这些设备中,90%的无线设备工作都在2.4Ghz频段,如果把无线电通讯媒介想象成一条公路,跑在2.4Ghz上的汽车越多,每辆车的速度就会越慢,就越容易出现抢车道造成的剐蹭、堵车情况,真实反应就是信号显示正常,缺网速骤降,延迟丢包或直接断网。
上图是一个正常情况下的家用路由器测试数据,显示当前速率75Mbps

这是在四米范围内开启微波炉后的情况,速率马上下降至49Mbps
         如果在同一空间中运行上千台大功率无线设备,干扰的问题会比上图严重的多。所以减少干扰是接下来整个项目的解决核心,我们也会一步步向大家解释不同做法产生的效果,一直到最终正常运行。

【解决思路】
① 选择符合高带机量的AP设备,在设计上先满足一个房间带300台手机的使用情况;
② 测试一个房间内的多个设备如何降低干扰;
③ 选择隔断材料,降低房间与房间之间的干扰。
        一、选择高带机量的AP设备

       很多刚接触WIFI工程的朋友都会有一个疑问,决定无线带机量多少的关键因素到底是什么?  是设备的CPU主频、内存、还是速率? 我们认为它是一个各方面综合性优秀的结果。CPU主频和系统固件的优化是比较重要的因素,很多家用无线设备,可以展示很漂亮的参数,如802.11AC、5G快三倍等,但离开家用环境进入公共场所使用,就会显得力不从心,因为家用芯片和企业级芯片有性能差距;家用路由的系统优化本身不考虑大并发的使用条件。
       一般情况相信大家都会选择支持双频的企业级AP,但是这个项目需求中的手机不支持5G,留下的选择空间只剩下单频、300Mbps速率、并支持高并发的无线设备。
  在爱快已出过的无线设备的中,IK-S1比较符合带机量的要求,它的实测带机终端数字是71台,无线速率是300Mbps,无线功率是27dBm.我们就先以它作为测试设备,进入实地去验证性能和干扰情况。

      二、测试一个房间内的多个设备如何降低干扰;
          在正式施工前,我们先找了一个18平方左右的小房间模拟真实使用环境,它是这样的:

      首先需要验证的问题有:
      一个AP在这种工作流量下可以带多少部手机?
      一个类似大小的房间可以容纳多少部AP?

       如果知道了上面两个问题的答案,就可以推算出50000部手机需要部署多少个AP,每个房间放几个。
       我们用IK-S1做为测试设备,每个AP发射出的SSID名称不同,反复测试发现,带机到50台左右可以稳定工作。

   
当带机超过60台,打开网页会延迟比较明显,从稳定性方面考虑,我们取50台作为单个AP在这种场景下的最大带机量


  那么在这个19平方的环境内,应该安装几个AP?
     我们刚才测试了一个AP可以正常接入50部手机,每一个金属展架也刚好放置50部手机,一个19平方的环境内,最多可以存放8个这样的金属展架,等于需要运行8个大功率无线AP,为了测试,我们从最高预设的目标开始,一个房间8个AP带400部手机,但当8个AP开启之后,我们马上就遇到了严重的干扰问题,内网PING值出现了严重的掉包现象,隔离信道也无济于事,每关闭一台AP,干扰影响就会少一些,最终测试放置5个AP,PING值没有在掉包,但延迟依然存在。

     这个测试给了我们一个指导方向,在狭小空间内运行多个AP,降低它们的无线发射功率可以缓解干扰产生的影响。

      大多数工程类无线AP都具体调整无线功率的功能,但是可调整的上限与下限都无法突破本身硬件设计方案的大小,即使软件上已经调整到最小,硬件的功率放大器芯片和天线增益也比普通家用路由的信号要强。(也就是大家平时说的穿墙能力)。
     可是家用路由虽然功率低干扰小,但是带机量达不到要求,于是我们想到了吸波材料电磁屏蔽材料
      吸波材料是一种可以吸收电磁波的材料,我们日常使用的公交卡、电视、手机上都包含这种材料保障电子元件的正常运转,这些材料的价格也从几十元一平到几千元一平不等,考虑成本,我们选择了锡箔纸和铜网纸来测试, 锡箔纸是一种可以导电的金属,它们对无线电磁波有一定的反射作用。

       我们把手机包裹在锡箔纸中,放入之前手机的无线信号是满格,打开屏幕录像软件,放入之后无线信号显示一格信号,直至自动断开。

       顺着这个方向,我们用三层锡箔纸把无线AP也包裹起来,无线半径从原来的35米马上降低到5米,走到稍远一些位置,WIFI会自动断开,也搜索不到这个AP的信号了。我们认为找到了降低功率的办法,但是在后面几天的带机测试中,被包裹住的AP信号非常不稳定,网络时连时断,再更换了铜网、纤维胶布等其他材料后,发现都无法提供稳定的无线信号,这个测试以失败而告终。
       我们回过头开始摸索从硬件上降低功率的方法,爱快的硬件工程师跨马上阵,从更换天线、调整射频到更换芯片,最终测试出接近使用目标的无线效果:2米之内,带机量不变,2米以外,没有信号。
      手机距离0.5米的位置:

手机距离2米的位置:
       我们把工厂修改过的设备投入到实地环境测试,通过几天的测试,得到了19平方运行6个AP,带机300台的稳定使用结果。
       房间内的测试就结束了。
       三 、选择隔断材料,降低房间与房间之间的干扰。
       我们按照上面的测试结果,规划一个房间不超过300台手机6个AP,5万台手机就需要167个房间,1002台AP,我们画了三张图来表示它们之间的关系。
图一:这是一个金属支架,上面放了50个AP,
属支架中安装了一个无线AP:
图二、这是一个房间,里面放置了6个金属支架:

图三、这是一个楼层的部分平面图
整体楼层被划分成167个房间

         为了隔绝房间与房间之间的干扰,我们建议业主在选择隔断材料的时候,使用双层铝面板中间是泡沫的建筑材料,装修后效果如下:



每个房间一条外网线,共使用167台G10网关:




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真敢于尝试,加分  发表于 2016-8-16 17:09

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上尉

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[LV.6]常住居民II

发表于 2016-8-25 15:41 |显示全部楼层
根据模拟。19平的房间,300台设备,每台占面积0.067平方米,只有0.25*0.25见方,人肯定是站不下的,估计是手游工作室啥的,但是5万台设备该多少钱啊?1000元一台就5000万了,还有,5万设备所需的带宽可不小啊,总结下来,老板很有钱,手游很赚钱
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[LV.1]初来乍到

发表于 2016-8-16 11:22 |显示全部楼层
什么场景这么小的空间要这么多手机同时稳定上网?精神传销?
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[LV.7]常住居民III

发表于 2016-8-16 11:44 |显示全部楼层
我操,不够字说,再艹
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[LV.7]常住居民III

发表于 2016-8-16 11:45 |显示全部楼层
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[LV.7]常住居民III

发表于 2016-8-16 11:46 |显示全部楼层
手机游戏?
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2016-8-16 12:04 |显示全部楼层
体育馆?
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少校

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[LV.6]常住居民II

发表于 2016-8-16 12:33 |显示全部楼层
学到了,
Mark
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[LV.8]以坛为家I

发表于 2016-8-16 13:05 |显示全部楼层
天上人间吧!!!
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签到天数: 461 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2016-8-16 13:09 |显示全部楼层
啥活动要搞这么大阵仗??演唱会么?
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上尉

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[LV.7]常住居民III

发表于 2016-8-16 13:27 |显示全部楼层
我只能说这个的确很牛

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同感!!!  发表于 2016-8-18 15:20
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[LV.2]偶尔看看I

发表于 2016-8-16 14:48 |显示全部楼层
遇到大神了  以前看图以为是假的呢  这连方案都有了  牛
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新兵上阵

签到天数: 4 天

[LV.2]偶尔看看I

发表于 2016-8-16 14:49 |显示全部楼层
djhniu 发表于 2016-8-16 13:09
啥活动要搞这么大阵仗??演唱会么?

手机工作室吧
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