Как работает wifi в метро
1. Wi-Fi Московском метрополитене работает только в поездах Каждые 450 метров в туннеле располагаются базовые станции. На первом и последнем вагонах установлены антенны в в форме плавников для приема сигнала. А от них проведен кабель, который распределяет Wi-Fi между роутерами в остальных вагонах. На станциях и в переходах интернет не предусмотрен, чтобы любители халявы не мешали движению пассажиров. Представители «МаксимаТелеком» утверждают, что одновременно в одном вагоне могут пользоваться Wi-Fi до 100 человек.
2. Wi-Fi в метро есть еще в трех городах России Недавно жители Санкт-Петербурга заметили появление серверной стойки на станции «Улица Дыбенко». Представители «МаксимаТелеком» заявили, что Wi-Fi на «Правобережной» (оранжевой) линии метро начнёт работать в мае.
В январе этого года бесплатный Wi-Fi был появился в Новосибирском метрополитене на станции «Площадь Ленина». А Нижнем Новгороде Wi-Fi в метро начал работать еще в 2013 году.
P.S. Всего в России семь городов, в которых есть метро (без учета Волгоградского метротрама).
3. Московское метро — первое в мире, в котором Wi-Fi появился в туннелях В феврале 2012 года в вагонах, которые курсировали на «Сокольнической» и «Кольцевой линиях», были установлены отдельные 3G-роутеры, к каждому из которых могли подключиться не более семи человек. А на стенах туннеля был проложен излучающий Wi-Fi кабель.
Это была экспериментальная технология и после её сменили на описанную в первом пункте. До этого Wi-Fi оборудовали отдельные станции метро в Лондоне, Торонто и Нью-Йорке, но доступа в интернет в туннелях не было. В декабре 2015 года было объявлено об оснащении бесплатным интернетом всех используемых для перевозки пассажиров туннелей московского метро. 4. Есть, как минимум, два способа не смотреть видео при авторизации в сети Чтобы подключиться к Wi-Fi в метро, надо посмотреть рекламный ролик. Но можно избежать этой процедуры или сократить время её прохождения. Первый способ. Оплатить услугу «Как дома». 129 рублей стоит месяц без рекламы, 330 рублей — три месяца, 576 рублей — год. В апреле 2016 года платным отключением рекламы пользовались 60 тысяч человек.
Еще одной причиной отказа во входе в сеть может быть превышение лимита устройств, привязанных к одному номеру телефона. Эта проблема легко решается в личном кабинете. Сначала надо нажать на домик в левом верхнем углу экрана, далее Устройства и услуги и выбрать устройство, которое надо отвязать от аккаунта Mac-адреса можно заменить на какой-то другой текст, чтобы бы было проще отличать устройства друг от друга.
7. Стоимость внедрения Wi-Fi в метро около 2,5 миллиардов рублей
Именно такую сумму инвестиций в проект год назад озвучил в своем интервью глава компании «МаксимаТелеком», которая 1 сентября 2013 года начала обеспечивать интернетом московское метро. Вложенные деньги планируется отбить не ранее 2020 года.
За 2016 год было более 700 миллионов подключений к сети. В день это около двух миллионов человек и 70 терабайт трафика. Точками доступа оборудовано более 5000 вагонов в 650 поездах.
8. Сеть «MT_Free» активно выходит за пределы метро В 2016 году «МаксимаТелеком» оборудовала роутерами более 7 тысяч московских автобусов, троллейбусов и трамваев. При пересадке с метро на наземный транспорт повторная авторизация в сети не требуется. Также бесплатный Wi-Fi работает в аэроэкспрессах, на 450 остановках общественного транспорта (так было осенью 2016 года) и идет тестовое внедрение этой технологии в пригородных электричках. К 2018 году Wi-Fi должен покрыть весь город.
С 22 ноября по 22 декабря 2016 года пассажиры могли участвовать в квесте «Сеть». Его целью было «спасти подземку от инопланетян, которые хотят заменить работников метро». Участникам надо было посетить все 202 станции и находить там ответы на вопросы. Вот несколько дословных примеров заданий:
«Выхино»: «Какая надпись написана черными буквами на кондиционерах в конце платформы второго пути?»
«Курская»: «На какую станцию указывает в нижней строке указателя показывает стрелка на полу перед переходом на курскую кольцевую?»
«Щелковская»: «Какие цифры и буквы видны под ЩК в туннеле в депо?»
Из 50 тысяч участников только 419 целеустремленных людей прошли этот квест до конца. Самый быстрый смог сделать это за 41 час. Трое участников, которые прошли квест первыми, получили в подарок iPhone 7.
Всего за пару лет поездка москвича в метро перестала быть ежедневной рутиной. Если раньше единственным развлечением в подземке были чтение книг, прессы и MP3-плеер, то теперь к ним добавились онлайн-шоппинг, просмотр сериалов, деловая переписка, даже знакомства в Tinder и квесты. А все благодаря появлению в метро бесплатной сети Wi-Fi. Порядка 80% москвичей регулярно подключаются к сети MT_FREE в метро, не задумываясь, как это работает и чьими силами это сделано. Бытует мнение, что Wi-Fi в метро “провел” сам метрополитен, но это не совсем верно. Беспроводная сеть — это проект “МаксимаТелеком”. Для компании это был первый опыт строительства высокоскоростной сети Wi-Fi с уникальными в мировой практике инженерными и техническими решениями. В этом посте мы расскажем, как организована сеть Wi-Fi в метро Москвы.
На самом деле у нас две сети.
Радиосеть внутри вагонов
Вы входите в вагон, видите стикер с названием сети или уже по привычке включаете Wi-Fi на своем телефоне. В это же время устройство подключается к сети с SSID MT_FREE. Она организована высокоплотными точками доступа, которые находятся в каждом вагоне, работают в двух диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц и поддерживают стандарты 802.11a/b/g/n. Управляет ими контроллер в головном вагоне. В составе таких вагонов два, а значит, и контроллера тоже два. Все оборудование в подвижном составе, в том числе и между вагонами, соединяют кабели — витая пара.
Для организации сети Wi-Fi и сетевой инфраструктуры в подвижном составе мы использовали оборудование Cisco: в частности, точки доступа air-cap2602i, контроллеры air-ct2504, коммутаторы 29хх серии и маршрутизаторы 8хх серии. Для повышения отказоустойчивости между вагонами мы проложили две кабельные трассы. Если углубляться в сетевую архитектуру, то Layer2 для пользовательского трафика терминируется на маршрутизаторе в подвижном составе, а NAT (network address translation) осуществляется на пограничных маршрутизаторах сети точно так же, как это организовано у большинства операторов проводного доступа.Радиосеть поезд-тоннель
После прохождения внутренней поездной сети данные передаются на стационарную сетевую инфраструктуру с использованием радиоканала поезд-тоннель. Он устанавливается между базовой станцией, находящейся в каждом головном вагоне, и базовыми станциями, расположенными вдоль пути следования подвижного состава в тоннеле, а также на открытых участках путей. Расположение базовых станций вдоль путей таково, что поезд движется в сплошном радиополе. Благодаря этому перерывы в связи минимальны. Базовые станции на поезде размещаются так же, как и контроллеры точек доступа на каждом головном вагоне, при этом во время движения состава активна только одна из станций. Радиоканал работает в том же частотном диапазоне, что и Wi-Fi – 5 ГГц, но использует проприетарный протокол передачи данных. В отличие от оборудования внутри поезда, оборудование радиоканала поезд-тоннель можно увидеть снаружи подвижного состава и в тоннелях/на открытых участках путей.
Для организации канала связи используется оборудование производства компании Radwin серии 5000. Оно использует чипы Wi-Fi, соответствующие стандарту 802.11n, при этом данные передаются по проприетарному протоколу, основанному на TDM (Time Division Multiplexing), который формируется дополнительной микросхемой. Синхронизация базовых станций осуществляется по протоколу, схожему с PTP 1588v2.
Разрешенный частотный спектр 5150 – 5350 МГц разбит на пять непересекающихся каналов по 40 МГц каждый. На каждой линии используются все пять каналов, обычно в последовательности 1-3-5-2-4, чтобы максимально избежать влияния помех при работе соседних устройств в одном частотном диапазоне.
Сетевая архитектура
Каждая базовая станция на пути следования поезда подключена к расположенным в служебных помещениях метрополитена коммутационным узлам с помощью выделенной волоконно-оптической сети. Бесперебойное электроснабжение базовых станций также организовано с помощью оборудования, установленного в этих коммутационных узлах.
Архитектура стационарной сети передачи данных не отличается от типовой архитектуры операторов связи. Это “двойная звезда” с географическим резервированием каналов связи и ключевого оборудования. В сети есть несколько каналов связи с магистральными операторами связи, общей пропускной способностью более 60 Гбит/с.
Сетевое оборудование на уровне доступа (коммутаторы, в которые непосредственно включаются базовые станции), агрегации, а также ядра представлено коммутаторами и маршрутизаторами Cisco.
Базовые станции подключаются в коммутаторы с использованием WDM-технологии для экономии волокон (то есть по одному волокну на разных длинах волн одновременно происходит прием и передача данных). Коммутаторы доступа имеют по два аплинка с георезервированием (кабели ВОЛС физически расположены в разных тоннелях) в коммутаторы агрегации по 1 Гбит/с каждый. Те, в свою очередь, подключены по георезервированным линиям связи в коммутаторы ядра, но уже интерфейсами 10 Гбит/с.
Хьюстон, у нас проблемы.
Технологические сложности
Для работы в метрополитене нужно оборудование:
- выдерживающее тяжелые условия эксплуатации в тоннеле (взвешенная металлическая пыль и машинное масло) и на подвижном составе (резкие перепады температур и вибрация);
- удовлетворяющее требованиям метрополитена (использовать негорючие материалы, соответствовать требованиям по электромагнитной совместимости, работать от нестандартных источников питания);
- имеющее необходимую для работы сети функциональность.
Найти приемлемый по цене блок питания с такими параметрами нам не удалось, а стоимость подходящих вариантов делала проект нецелесообразным.
Здесь нас очень выручила компания из Новосибирска «Сибконтакт». Под наши требования коллеги изготовили блок питания, который мы успешно протестировали и в дальнейшем использовали во всех составах. Устройства оказались очень надежными, стоили недорого, а производить необходимое количество поставщик успевал за несколько недель, а не месяцев, как это происходит обычно.
Также мы столкнулись с нестандартным электропитанием в тоннеле — двухфазной сетью с напряжением 127В. Запитать оборудование, работающее от однофазной сети 220В от нее невозможно, и мы протягивали новые кабели от собственных источников питания, установленных в технических помещениях станций. Это повысило надежность сети, поскольку мы применили источники бесперебойного питания и автоматы ввода резерва.
Большие трудности вызвало и многообразие типов поездов. Это повлияло на работу по проектированию размещения оборудования локальных сетей составов — она была колоссальной. Во-вторых, при строительстве выяснилось, что почти все составы, даже одной серии и года выпуска – разные. Это связано с тем, что их постоянно модернизировали и устанавливали дополнительное оборудование. Такие работы проводились отдельно по каждому составу, а мы каждый раз оснащали поезд уникальным образом.
Серьезные вопросы возникли при радиопланировании сети. Они были связаны как с разнообразием материалов, из которых выполнены тоннели, так и с нехваткой исходной информации по их конструкции, геометрии, а также ответвлениям и препятствиям.
Мы сами полностью обследовали все тоннели — в московском метро их более 330 км, а в двухпутном исчислении более 660 км. Мы применяли определенные метрики и правила размещения базовых станций, а уже после установки и запуска оборудования в ходе эксплуатации проводили измерения радиопокрытия и уточняли оптимальные точки размещения оборудования. Некоторые базовые станции нам пришлось перенести уже после установки.
Эти трудности заставили нас вместе с коллегами из нижегородской компании «Радио Гигабит» провести научно-исследовательские работы и разработать уникальную методику радиопланирования в тоннелях, которая базируется на симуляции (математическом моделировании) канального и системного уровня транспортной радиосети в тоннелях и на открытых участках. В новых проектах мы уже не гадаем, а точно знаем, как именно расставлять оборудование для получения заданных характеристики канала.
Архитектурные сложности
Основное оборудование, формирующее радиоканал между составом и тоннелем располагается в “голове” (помним, что их две), при этом вагоны при заезде в депо в подвижных составах постоянно меняются. Сеть работает в постоянном движении, в результате которого все время меняются сетевые порты и физические устройства, через которые идет трафик одних и тех же сессий из одного состава. В связи с этим мы решали целый ряд архитектурных проблем:
- полностью автоматическая настройка сети состава при замене или изменении порядка вагонов
- распределение внутривагонных точек доступа между двумя контроллерами W-Fi в поезде
- корректное получение пользователями и оборудованием в составе IP-адресов
- “выход” трафика пользователя через правильную базовую станцию, активную в данный момент времени
- перескакивание MAC-адресов с одного порта стационарного коммутатора на другой при движении поезда (в стационарной сети такое не происходит или случается крайне редко), требующее постоянного “переобучения” сетевых портов на MAC-уровне
Это ключевые технические задачи, которые «МаксимаТелеком» решала при планировании и создании сети. Причем процесс этот продолжается до сих пор, поскольку нагрузки на сеть растут и появляются новые станции метро. Многие уроки, полученные в ходе московского проекта, мы применили при строительстве сети Wi-Fi в метро Петербурга, благодаря этому её удалось сделать гораздо более производительной и быстрой. Но об этом мы расскажем в следующих постах.
Поскольку Wi-Fi в последние годы стал без всякого преувеличения одной из самых важных потребностей человека, TJ решил разобраться, при помощи каких технологий он работает в труднодоступных местах вроде поезда, самолёта или метро.
В метро
Реализация Wi-Fi в подземке — нетривиальная задача. Чтобы получить интернет на станции, достаточно просто спустить вниз кабель с поверхности, проведя соответствующие монтажные работы. Однако большую часть времени пассажиры метро находятся в движении по забетонированным изгибающимся тоннелям, что для любого вида беспроводной связи — самые неблагоприятные условия из всех возможных.
Тем удивительнее, что впервые проблему удалось решить именно в московском метрополитене: в начале 2014 года там появился Wi-Fi на кольцевой, а 2 декабря число охваченных линий уже достигло двенадцати.
Эта система куда более экономична и удобна в установке и обслуживании, чем капризный излучающий кабель. По всей длине ветки с шагом в 450 метров размещаются базовые станции, между которыми по ходу следования состава переключаются плавниковые антенны, установленные на крайних вагонах поезда. Скорость интернета с этой технологией составляет до 100 мегабит в секунду.
Сигнал от роутеров, расположенных под антеннами, по кабелю идёт вдоль всего состава, где в каждом вагоне размещено по одной точке доступа. Система реализована такими образом, что её не надо каждый раз вручную переподключать после отцепления частей состава: каждый из крайних вагонов создаёт собственную сеть.
Прокладка оптоволоконного кабеля в тоннеле, а также в самих вагонах осуществляется в ночное время в соответствии со строгими требованиями безопасности московского метро. За одну смену удаётся подключить порядка 2-3 километров тоннеля. С вагонами ситуация сложнее: после многих лет эксплуатации они имеют особенности, требующие индивидуального подхода.
Wi-Fi в московском метро будет и дальше оставаться бесплатным и монетизироваться с помощью демонстрации рекламы и портала vmet.ro. При этом Wi-Fi специально не работает на станциях, чтобы люди ради него не заполняли и без того перегруженные транспортные узлы, а также его использование настрого запрещено машинистам.
Бывший пресс-секретарь соцсети «Одноклассники» Илья Грабовский, ныне работающий в «Максима Телеком», занимающейся проектом Wi-Fi московского метро, в разговоре с TJ подчеркнул уникальность московского проекта и в общих чертах рассказал о дальнейших планах по его развитию.
Илья Грабовский,руководитель направления внешних коммуникаций «Максима Телеком»
Насколько знаю, именно так, на данный момент, в мире нигде Wi-Fi не работает: Москва здесь уникальна. Везде он доступен на станциях, здесь — в подвижном составе, где пассажир проводит порядка часа в день. Что касается планов: постоянно работаем над повышением качества и других технических показателей сети. Также много планов, касающихся портала: появятся новые сервисы, да и сам портал преобразится в достаточно ближайшем будущем: как с внешней, так и с внутренней (технической) стороны.
На поезде
С точки зрения используемых технологий организация работы Wi-Fi в самолёте или поезде отличается не так сильно, как может показаться на первый взгляд. Что в первом, что во втором случае стабильным сигналом необходимо обеспечить замкнутые вытянутые помещения (а, значит, одним роутером явно не обойтись), с большой скоростью передвигающиеся в пространстве.
Решения в обоих случаях есть всего два: подключение к наземным подстанциям и более дорогое и надёжное подключение к спутнику.
Первые испытания Wi-Fi в поезде РЖД начали проводить ещё в 2011 году, а в 2012 запустили его на нескольких маршрутах дальнего следования, включая составы «Москва — Петербург», «Москва — Нижний Новгород» и «Москва — Хельсинки». Эти направления были выбраны неслучайно: большую часть пути на них поезда находятся в сети 3G.
Для достижения полностью бесперебойного подключения в поездах устанавливают гибридные системы, которые автоматически переключаются на спутник, когда пропадает мобильный интернет, и возвращаются обратно — когда сигнал вновь становится сильным.
В таком случае при полной исправности системы сеть пропадает только в тоннелях (тут недоступен как спутник, так и 3G). Эту проблему можно решить при помощи прокладки излучающего кабеля по всей длине перегона, однако чаще всего особой необходимости в этом нет: поезд быстро проходит проблемный участок и возвращается в нормальное состояние.
В остальном, если не сильно погружаться в технические детали, Wi-Fi в поезде не так уж радикально отличается от Wi-Fi, который пользователь любого современного смартфона может раздавать самостоятельно. Расположенная в одном из вагонов подстанция принимает сигнал 3G и преобразует его: дальше нужно решить уже чисто механическую задачу — расставить точки доступа по всей длине состава, чтобы исключить появление «мёртвых» зон.
Впрочем, нельзя сказать, что на момент написания заметки все проблемы железнодорожного Wi-Fi решены. Полностью полагаться на эти системы (особенно, если услуга предоставляется бесплатно) не стоит: зачастую эффективнее подключиться к 3G своего оператора, предварительно активировав роуминг, чем гадать, когда же вновь подаст признаки жизни Wi-Fi в вагоне.
В самолёте
Ещё несколько лет назад длинный перелёт для любителей социализации представлял собой муку: пассажирам приходилось отказываться от всех средств связи и развлекать себя фильмами, книгами и другими занятиями.
Сейчас большинство авиалиний требует отключения электроники только при взлёте и посадке, а некоторые перевозчики отказались от этого правила вовсе. Соответственно, у пассажиров появилась потребность подключаться к интернету, находясь на высоте в несколько километров.
У российского «Аэрофлота» Wi-Fi на борту появился только в 2012 году и продолжает оставаться дорогим удовольствием: за наиболее выгодный пакет в 40 мегабайт придётся заплатить 30 американских долларов и по 1,5 доллара за каждый следующий после превышения лимита. С таким количеством трафика в лучшем случае можно проверить почту. На авиалиниях других стран безлимитный Wi-Fi можно получить за 10-20 долларов, а то и дешевле.
На момент написания заметки существует несколько систем подключения к интернету на борту самолёта, которые отличаются между собой скоростью подключения, источником сигнала (спутник или подстанции на земле) и местом расположения на фюзеляже.
Наиболее успешными первыми шагами в этой области стали системы под названием Air-To-Ground («воздух-земля»). Появившиеся несколько лет назад ATG (3,1 мегабита в секунду) и ATG4 (9,8 мегабита в секунду) размещаются на нижней части фюзеляжа и принимают 3G-сигнал с земли.
Позже на смену ATG пришли спутниковые системы Ku (10-30 мегабит в секунду) и 2Ku (70 мегабит в секунду), размещающиеся на верхней части самолёта. Заметный прирост в скорости 2Ku получила из-за того, что у неё две антенны: одна принимает сигнал, а другая — отправляет.
И, наконец, существует гибридный вариант под названием Ground to Orbit (GTO). Несмотря на своё название, в действительности система принимает сигнал со спутника (антенна сверху), а отправляет на землю (передатчик снизу). Таким образом обеспечивается скорость до 60 мегабит в секунду.
Развитие
Что касается Wi-Fi в метро, о его установке уже задумались в Лос-Анджелесе, однако речь идёт только о роутерах на станциях, а не в тоннелях. Аналогичные сети уже функционируют в Торонто, Лондоне и Санкт-Петербурге. При этом московский проект в ближайшее время сохранит свою уникальность: в других крупных городах вроде Сеула Wi-Fi в вагоне работает на базе ненадёжного излучающего кабеля.
Будущее интернета для путешествий на поверхности, судя по тенденциям последних лет, может вскоре оказаться в руках IT-компаний вроде Google. Преимущества спутникового подключения перед трудоёмким и медленно развивающимся наземным очевидно, а улучшить ситуацию смогут дешёвые и лёгкие в обслуживании суборбитальные дроны и воздушные шары. Для использования первых Google купила Titan Aerospace, а для вторых у неё есть Project Loon.
Директор компании «МаксимаТелеком» Борис Вольпе рассказал о том, как работает интернет в метро.
Борис Вольпе, директор высокотехнологичной компании «МаксимаТелеком», главным проектом которой является строительство сети WiFi в Московском метрополитене, рассказал о том, как работает интернет в метро.
Метро – это быстро и удобно. У меня есть, и уже давно, машина с водителем, но на ней я буду ехать к «Добрынинской» очень долго и непредсказуемо. Я ценю своё время и поэтому пользуюсь метрополитеном.
– Борис Вольпе
Интернет в вагонах метро был и раньше. В вагонах имелась точка доступа с уникальным именем, которую при выходе из одного вагона и входе в другой каждый раз нужно было заново искать и вновь устанавливать соединение. Также были проблемы с каналом тоннель ? поезд, для которого использовался излучающий кабель, работавший по технологии 2G/3G.
©Flickr/ Москва 24
В настоящее же время используется совершенно новая система – это радиоканал между базовыми станциями в тоннеле и головными вагонами поезда. К базовым станциям протянута оптика, которая намного дешевле, чем излучающий кабель, и проще в обиходе. В самом вагоне расположена точка доступа, раздающая интернет. Wi-Fi по требованию заказчика проводят только в поездах.
В истории мирового опыта было всего два случая установки Wi-Fi в метро, но только на станциях – в Торонто и Лондоне.
Помимо Каховской линии (пилотный проект), интернет в метро есть и на Кольцевой и Калининской линиях. В настоящее время ведутся работы по оборудованию составов в трёх депо – «Новогиреево», «Северное» и «Черкизово». Компания «МаксимаТелеком» готова к реализации уже утвержденного проекта сети на весь метрополитен.
Согласно договору, интернет в метро бесплатный. Ограничений на трафик пока нет. Авторизовавшись пользователь оказывается на портале vmet.ro – это стартовая страница при подключении к сети Wi-Fi в метрополитене – очень удобная и информативная.
©Flickr/ Москва 24
В настоящее время точка входа находится на «Новокузнецкой», магистраль протянулась до Кольцевой линии. Скорее всего, на «Белорусской» (станция Кольцевой линии Московского метрополитена) будет построен второй гейт. На станциях стоят серверные стойки, откуда оптоволокно тянется к базовым станциям в тоннелях. Они расположены в среднем в 450 м в длину и в 2 м в высоту от головки рельсов. В тоннелях проложены два кабеля, один из которых – это питание от подстанции метрополитена.
Всё оборудование на Кольцевой линии было смонтировано буквально за считанные месяцы. В ночное окно, а это два часа, бригада проходчиков (те, кто тянет кабели) укладывала 2-3 километра оптоволокна или 1,5-2 километра силового кабеля, после чего только осуществлялся крепеж антенн и оборудования, которое проходило испытание на виброустойчивость и ветрозащищённость, электросовместимость. Бригада из 8 человек оснащает состав из восьми вагонов интернетом в метро «под ключ» за 12 часов.
©Flickr/ Another Kiev
И в вагонах, и в тоннелях все ящики с оборудованием оснащены капсулами с порошком, которые в случае нагрева взрываются и тушат пожар специальной смесью.
Пиковый трафик (суммарно в обоих направлениях) в течение часа достигал 581 Мбит/сек, средний (за прошедшие 30 дней) – 182 Мбит/сек. С 26 декабря 2013 года передано 85 Тб данных.
Пассажиры метро, согласно статистике, больше всего пользуются социальными сетями «Одноклассники» и «ВКонтакте». Также популярностью пользуются «Яндекс», «Лента» и «Спорт-Экспресс».
Читайте также: