Le FedExForum est un stade polyvalent doté de 18 000 places au centre-ville de Memphis, dans le Tennessee. C’est aussi le domicile de l’équipe de basket-ball des Grizzlies de Memphis et le lieu de plusieurs autres événements sportifs et concerts.
Il est encore courant d’avoir une mauvaise connexion Wi-Fi dans les stades. Pour l’usager, cela signifie souvent qu’un réseau Wi-Fi est accessible mais que la connexion échoue. Si le réseau a un portail captif, c’est un autre facteur pour que les problèmes empirent. Si l’authentification du portail captif échoue malgré la saisie de toutes les informations requises, l’utilisateur se demande si c’est sa faute. L’appareil est connecté au Wi-Fi sans aucun accès. Si la connexion réseau a déjà réussi, la connexion peut être inutile en raison de sa lenteur et de ses pannes intermittentes. Une mauvaise expérience Wi-Fi est frustrante.
Le Wi-Fi d’un stade demande une préparation minutieuse
Avoir un Wi-Fi performant dans d’aussi grands bâtiments tels qu’un stade est un véritable challenge pour de nombreuses raisons.
1. Un espace ouvert
Un terrain de basket-ball NBA mesure 28,7 mètres de long et 15,2 mètres de large. La longueur totale de la zone ouverte peut atteindre environ 120 mètres.
La perte de signal en espace libre à une distance de 120 m est de 88 dB. Les téléphones ont une puissance d’émission d’environ +15 dBm, en supposant qu’il n’y a pas d’atténuation des mains et du corps. Cela signifie que le téléphone ou l’AP à l’autre extrémité de la zone dans une ligne de mire directe recevra toujours le signal de l’autre téléphone ou AP à un niveau de -72 dBm. Ceci est bien au-dessus du seuil de détection de -82 dBm de la trame CCA qui maintient le canal occupé et aucune réutilisation de canal n’est encore possible.
2. Les spectateurs
Le corps humain est constitué jusqu’à 60 % d’eau. L’eau, surtout l’eau salée comme dans le corps, absorbe efficacement les ondes radio.
L’environnement de propagation de la salle est différent dans un stade plein. La conception du réseau doit tenir compte de toutes les conditions de remplissage du lieu.
L’absorption des radiofréquences corporelle est bénéfique pour le Wi-Fi, car elle aide à réduire les réflexions et augmente la séparation RF entre les points d’accès et les téléphones.
3. Contraintes dans le placement des AP
Les AP ne peuvent pas limiter la visibilité ou distraire les spectateurs.
Les emplacements courants des AP comprennent les passerelles, les tableaux d’affichage, les balustrades, sous le siège, et le mur derrière les sièges. Les antennes directionnelles aident à concentrer les ondes radioélectriques.
Les différents types de configurations de stades (basket-ball, hockey sur glace, concert) ont un impact sur la conception. Il faut en tenir compte si la salle accueille des évènements de différents types.
4. Pics de traffic
Les visiteurs utilisent le plus souvent leur téléphone avant l’événement et pendant les pauses. Les charges de trafic réseau fluctuent rapidement. Pour une expérience utilisateur optimale, le réseau doit gérer tous les pics avec un débit exploitable.
5. Difficultés avec les logiciels de mesure
Les outils de mesures comme Ekahau ESS évaluent la couverture Wi-Fi. Le logiciel fonctionne sur un ordinateur portable et l’utilisateur se déplace dans l’espace à auditer en marquant les points de mesure avec un clic de souris.
Il n’est pas possible d’effectuer des relevés complets pendant les matchs. L’étude de couverture est effectuée pour un stade vide, mais elle ne tient pas compte de l’impact des corps humains.
Les outils de mesure de signal ont de meilleures antennes et affichent une meilleure réception que les téléphones réels. De plus, il existe des écarts importants entre les téléphones, même au sein d’une même marque et d’un même modèle.
Conception évolutive
Le FedExForum offre trois SSID : invité, personnel et presse/médias. Le SSID UniFi-Memphis (pour les supporters) n’utilise pas de portail captif.
FedExForum offre le SSID UniFi-Memphis uniquement en 5 GHz. La grande majorité des téléphones prennent déjà en charge la bande des 5 GHz : les modèles Apple à partir de l’iPhone 5 (lancé en septembre 2013) ; les appareils Android supportent cette fréquence à partir du Galaxy S III (novembre 2012) et du HTC One X (février 2012). La plupart des appareils qui ne fonctionnent que sur la fréquence de 2,4 GHz sont des téléphones à usage spécial et non des appareils grand public. Les ordinateurs portables d’entrée de gamme à faible coût peuvent également n’offrir que 2,4 GHz, mais les supporters ne les utilisent pas dans les stades.
La conception Wi-Fi du stade FedExForum a évolué au fil du temps et continue ainsi. Des points d’accès UAP-AC-M ont été utilisés sous les sièges jusqu’au début mars 2018. Actuellement, le stade utilise des BaseStation XGs (UWB-XG) montés sur les tableaux d’affichage et les passerelles et des UAP-AC-IW-PRO intégrés au mur, au niveau des loges.
Les UWB-XG desservent 14 250 sièges dans les parties inférieure et supérieure du stade. Ces points d’accès haute densité disposent de trois radios de 5 GHz, chacune utilisant une antenne panneau directionnelle intégrée 10/15 dBi. Les trois radios ont une gamme de fréquences différente et incluent un filtre passe-bande pour empêcher les radios adjacentes de se brouiller entre elles. Les antennes directionnelles aident à concentrer l’énergie des RF et fournissent une amélioration significative du signal reçu.
L’installation utilise des canaux de 20 MHz (VHT20) pour maximiser la réutilisation des canaux. L’étage inférieur et le supérieur utilisent tous les canaux à 5 GHz, sauf 132-144. Les AP des loges utilisent ces canaux, avec une faible puissance RF.
L’utilisation de points d’accès multi 5 GHz montés sur les panneaux d’affichages ou sur les passerelles est peu onéreuse. Le câblage et le montage des AP peuvent représenter un défi ; il est donc judicieux de réduire au minimum le travail requis. Seules 26 AP UWB XG triple 5 GHz sont en mesure de gérer la connexion pour 14 250 sièges. Un calcul rapide permet de vérifier la viabilité. Si 50% des utilisateurs utilisaient simultanément le Wi-Fi, cela signifierait environ 90 clients par radio 5 GHz – ce qu’elles peuvent gérer.
Un réseau performant
Les tests de capacité et de performances se sont déroulés en plusieurs phases et mériteraient un post à part sur le blog. Une des mesures significatives est le débit mesuré sur Speedtest. Les données brutes comprennent toutes les mesures réalisées dans le stade, y compris celles en liaison filaire, qu’il a fallu exclure.
Les débits montants et descendants sans fil moyens sont autour de 50 Mbps.
Les valeurs les plus basses sont les plus importantes. Sur l’ensemble de la période, seuls quatre échantillons ont un niveau de performance inférieur à 1 Mbps. Le SLA calculé avec un seuil de 1 Mbps donne un taux de conformité de 99,5% pour la liaison descendante et de 98,5% pour la liaison montante. C’est un excellent score…
Les performances restent excellentes même lors d’un match avec 14 781 spectateurs. Seulement deux échantillons sur 68 ont une performance inférieure à 1 Mbps. Cela donne un taux de conformité SLA de 97 %.
En moyenne, le Wi-Fi du FedExForum offre un débit de 10 à 80 Mbps pendant les matchs pour chaque utilisateur. C’est une excellente performance.
Le contrôleur UniFi SDN fournit des aperçus sur le réseau
Le contrôleur SDN d’Ubiquiti donne un aperçu en temps réel du réseau. Il s’agit notamment des statistiques DPI (Deep Packet Inspection), des informations sur le traffic et des statistiques RF telles que l’allocation des canaux, l’utilisation des plages de fréquence et les taux d’erreur de trame. Ceux-ci aident à optimiser le réseau et à résoudre les problèmes.
Le graphique ci-dessous montre un instantané des répartitions des clients sur différents canaux. Les canaux 132-144 sont moins occupés puisque les UWB XG ne les utilisent pas (réservés aux UAP-IW des loges). Ces APs ont été installés après le match du 24/03/18.
Une nouvelle génération de WiFi pour les stades
Les UniFi BaseStation XG ont été conçus pour des environnements à haute densité et des performances optimales sans compromis. Les antennes intégrées à gain élevé offrent la possibilité de fonctionner à partir des panneaux d’affichage ou des passerelles. Trois radios 5 GHz dans un seul AP impliquent moins d’AP, moins de temps de montage, et donc un déploiement plus rapide. Le logiciel UniFi SDN Controller offre une solution facile à utiliser pour déployer et gérer l’ensemble du réseau. Combinez tout ce qui précède avec le modèle de tarification Ubiquiti : cela revient seulement à 15% du prix des solutions des concurrents sur une période de trois ans. C’est un rapport qualité-prix incroyable !
Traduit de l’article d’origine en anglais disponible ici