WLAN disainikontseptsioonid PDF

WLAN DISAINIKONTSEPTSIOONID Hurmi Jürjens Tallinn, 2023 Table of Contents Sissejuhatus.......................................................................................................................3 WLAN-i leviulatuse disain...................................................................................................3 VASTUVÕETAV SIGNAAL.............................................................................................................. 3 SIGNAALI JA MÜRA SUHE...................................................................................................4 DÜNAAMILINE KIIRUSE VAHETAMINE.................................................................................6 SAATEVÕIMSUS.......................................................................................................................... 7 Rändluse kavandamine............................................................................................................... 8 Käivituslävi................................................................................................................................. 9 Sagedusala-, võrgu- ja rändluskandidaa4de valikukriteeriumid................................................................... 10 Rändluse jõudlus....................................................................................................................... 10 802.11K, 802.11R JA 802.11V MEHHANISMIDE KLIENDIPOOLNE TUGI....................................................... 11 ESMANE JA TEISENE LEVIULATUS.............................................................................................. 12 KIIRE JA TURVALINE RÄNDLUS.......................................................................................... 13 3. KIHI RÄNDLUS....................................................................................................................... 13 Kanalite kavandamine.................................................................................................................................. 15 KÜLGNEVA KANALI HÄIRED.............................................................................................. 15 2.4 GHZ KANALI TAASKASUTAMINE........................................................................................... 16 KAASKANALI HÄIRED....................................................................................................... 18 5 GHZ KANALI TAASKASUTAMINE..................................................................................... 21 DÜNAAMILISE SAGEDUSVALIKU DFS KANALID.......................................................................... 23 ÜHE KANALIGA ARHITEKTUUR......................................................................................... 29 Võimsuse kavandamine............................................................................................................ 31 SUUR TIHEDUS.......................................................................................................................... 32 Suur 4hedus................................................................................................................................................. 33 Väga suur 4hedus......................................................................................................................................... 33 Ülisuur 4hedus............................................................................................................................................. 33 1 SAGEDUSALA JUHTIMINE (Band Steering)................................................................................. 37 KOORMUSE TASAKAALUSTAMINE..................................................................................... 39 MILLAL PEAKS KLIENDI KOORMUSE TASAKAALUSTAMINE APS-I VAHEL OLEMA LUBATUD?........................ 40 EETRIAJA TARBIMINE....................................................................................................... 40 Kõne vs andmed....................................................................................................................... 44 MITUT SAMAAEGSET VOWIFI-KÕNET SAAB PÄÄSUPUNKT TOETADA?......................................................... 45 Kaks 5 GHz ja tarkvaraliselt määratletud raadiot....................................................................... 45 Füüsiline keskkond........................................................................................................... 48 Kontrollige alaW WLAN-i tootja soovitusi AP paigaldamiseks..................................................... 49 Antennid................................................................................................................................... 49 Välisdisain................................................................................................................................. 52 2 Sissejuhatus Kui 200 WiFi-eksperti ühes ruumis, näiteks WLAN-i spetsialistide konverentsil, kohtuksid, saaks kuulda tõenäoliselt 200 erinevat arvamust selle kohta, kuidas WLAN-võrke leviulatuse, võimsuse ja eetriaja hõivamise optimeerimise vaatepunktist õigesti kavandada. Kogenud WLAN-i spetsialistid nõustuvad aga kõik sellega, et WLAN-lahenduse õige kavandamine on väga suure tähtsusega. Suurema osa hilisematest kasutajaprobleemidest saab ära hoida, kui WLAN on enne juurutamist hästi planeeritud ja kujundatud. Sama oluline on juurutamisjärgne valideerimisuuring WLAN-i disaini kontrollimiseks. Selles peatükis käsitletakse WLAN-i disainikontseptsioone, millest iga traadita võrgu administraator peaks aru saama. Kuigi see on ülioluline, on WLAN-i planeerimine korraliku leviulatuse jaoks vaid üks WLAN-i disaini aspekt. Hea WLAN-i disain peab jõudlusvajaduste tagamiseks arvestama ka kasutajaseadmete arhitektuuri, kasutatavate rakenduste valiku ja seadme võimsusega. RF-meediumi pooldupleks-olemuse tõttu on WLAN- disaini peamine eesmärk vähendada eetriaja hõivamist. Tegelikkuses ei toimi masstoodangule orienteeritud lähenemisviis võrkude kavandamisel kunagi hästi, sest erinevatel vertikaalsetel turgudel on erinevad vajadused. Lisaks on igal hoonel ainulaadne paigutus ja seetõttu erinevad raadiosagedusliku levimise ja sumbumise omadused. Selles peatükis käsitletakse WLAN-i leviulatuse, võimsuse ja integratsioonidisaini aspekte kontseptuaalsest vaatepunktist. Osa WLAN-i spetsialiste ei ole siiski alati ühel nõul ja nii võib igaühel neist olla ikkagi ka oma ainulaadne lähenemine. Sõltumata sellest, millist disaini te kasutate, pidage alati meeles, kui oluline on valideerimisuuring pärast paigaldamist. WLAN-i leviulatuse disain WLAN-i kavandamisel on ilmselt tähtsaimaks see leviala või tsoon, kus WiFi-kliendid saavad sideteenust kasutada. Mis tahes WLAN-i peamised leviulatuse eesmärgid on pakkuda ühendatud klientidele kõrge andmeedastuskiirusega ühenduvust ja sujuvat rändlust. Üldine saatuslik viga on WLAN-i kavandamine ainult pääsupunkti võimaluste põhjal. Kavandamisetapis tuleks kaaluda täpselt vastupidist. Korralik WLAN- leviala disain peaks põhinema hoopiski WiFi-teenust kasutavate klientide vaatenurgal. Seetõttu on kõrge andmeedastuskiirusega ühenduvuse tagamiseks vaja eelkõige kliendi jaoks kvaliteetset vastuvõetavat signaali. VASTUVÕETAV SIGNAAL Mida siis täpselt peetakse kvaliteetseks vastuvõetavaks signaaliks? Nagu tabelis 13.1 näidatud, võib 802.11 raadio sõltuvalt AP ja WiFi-kliendi lähedusest vastu võtta sissetuleva signaali vahemikus –30 dBm kuni mürapõrandani. Leviulatuse kavandamisel on tavapärane soovitatav parim tava tagada –70 dBm või tugevam vastuvõetava signaali tase, mis on seega mürapõrandast tunduvalt kõrgemal. Teisisõnu, 3 vastuvõetava signaali taset –70 dBm või üle selle peetakse energeetilises mõttes kvaliteetseks vastuvõetud signaaliks. TABEL 13.1 Vastuvõetud signaali tugevus Kvaliteet dBm Mw Väga tugev –30 dBm 1/1000 millivatti Väga tugev –40 dBm 1/10000 millivatti Väga tugev –50 dBm 1/100000 millivatti Väga tugev –60 dBm 1 miljondik millivatti Tugev –70 dBm 1 kümme miljondikku millivatti Keskmine –80 dBm 1 sajamiljondik millivatti Nõrk –90 dBm 1 miljardik millivatti Väga nõrk –95 dBm Mürapõrand Tuleb mõista, et kõik kliendiseadmed ei ole loodud võrdsetena. Näiteks pärandkliendi 802.11g suurim võimalik andmeedastuskiirus on 54 Mbit/s, samas kui 802.11n/ac 2×2:2 MIMO raadio võib olla võimeline andmeedastuskiiruseks 300 Mbit/s. Lisaks on sõltuvalt kiibistiku tootjast erinevate WiFi-klientide raadiotel erinevad vastuvõtutundlikkuse lävid, mis on vastendatud erinevate andmeedastuskiirustega. See tähendab, et kaks sama tugevusega raadiosagedussignaali vastu võtvat klientraadiot võivad moduleerimiseks ja demoduleerimiseks kasutada erinevat andmeedastuskiirust. Vaatamata seadmete ja tundlikkuse erinevustele on signaalikvaliteedi hindamiseks olemas endiselt üks ühine nimetaja. Vastuvõetud signaal –70 dBm või rohkem tagab tavaliselt, et kliendiraadio kasutab ühte suurematest andmeedastuskiirustest, mida klient saab toetada. Pidage meeles, et AP tegelik leviala on tegelikult oluline üksnes WiFi-kliendi vaatenurgast ja planeeritud leviulatuse valideerimine on hädavajalik. Kuna RSSI tundlikkus on WLAN-seadmete lõikes erinev, viiakse valideerimisuuring sageli läbi erinevat tüüpi WLAN-klientide abil. SIGNAALI JA MÜRA SUHE Teine põhjus –70 dBm leviala planeerimiseks on see, et vastuvõetud signaal –70 dBm on tavaliselt mürapõrandast tunduvalt kõrgemal. Signaali ja müra suhe (SNR) on oluline väärtus, sest kui taustamüra on vastuvõetud signaali tasemele liiga lähedal või vastuvõetud signaali tase on liiga madal, võivad andmed taastamise käigus saada rikutud. SNR on teisisõnu vastuvõetud signaali ja taustmüra (mürapõranda) tasemete vaheline erinevus detsibellides (dB), nagu on näidatud joonisel 13.1. Kui 802.11 raadio võtab vastu signaali –70 dBm ja mürapõranda nivoo on –95 dBm juures, on vastuvõetud signaali ja taustamüra vaheline kaugus 25 dB. Niisiis, SNR on antud juhul 25 dB. 4 JOONIS 13.1 Signaali ja müra suhe Andmeedastus võib väga madala SNR puhul olla väga suure veamääraga. Kui mürapõranda amplituud on vastuvõetud signaali amplituudile liiga lähedal, tekib andmete taastamisel hulgaliselt vigu ja selle tulemusena suureneb 2. kihi protokollistiku algatatud täiendavate kordusedastuste hulk. 25 dB või suuremat SNR-i peetakse signaali kvaliteedi mõttes heaks ja 10 dB või väiksemat SNR-i peetakse pigem halvaks signaalikvaliteediks. Alla 10 dB suurune SNR toob tõenäoliselt kaasa andmete veamäära ning kordusedastusmäära tõusu, mis võib ulatuda kuni 50 protsendini. Tagamaks, et kaadrid ei ole madala SNR- i tõttu rikutud, soovitab enamik WLAN-i tootjaid andmeside WLAN-ide jaoks minimaalset SNR-i 20 dB ja kõneklassi sidet vajavate WLAN-ide puhul minimaalset SNR-i 25 dB. Enamikul juhtudel on vastuvõetud signaal tasemel –70 dBm (20 dB mürapõrandast kõrgemal). Valdavalt tagab –70 dBm signaal suure kiirusega ühenduvuse ja 20 dB SNR tagab andmete tervikluse. Kõrge SNR tagab ka selle, et raadiod kasutavad suurema andmeedastuskiirusega modulatsiooni- ja kodeerimisskeeme (MCS). VoWiFi-side on 2. kihi kordusedastamise suhtes vastuvõtlikum kui muud tüüpi rakenduste liiklus. Seetõttu on kõneklassi WLAN-ide projekteerimisel soovitatav kasutada –65 dBm või tugevamat signaali, et vastuvõetud signaal oleks mürapõrandast kõrgemal. Nagu on näidatud joonisel 13.2, oleks isegi juhul, kui mürapõrand oleks väga kõrgel (–90 dBm), oleks VoWiFi kliendi vaatest –65 dBm tasemega vastuvõetud signaali SNR ikkagi 25 dB. Järgige alati ka VoWiFi kliendi tootja soovitusi. Üks VoWiFi seadmetootja võib väita, et piisab –67 dBm signaalist, samas kui teine tootja võib soovitada SNR-i, mis on kuni 28 dB. Kui kujundate kõne jaoks, on SNR kõige olulisem RF-mõõdik. Samuti pidage meeles, et vaba ruumi kao (FSPL) tagajärjel on –67 dBm klientide efektiivne talitlusulatus väiksem kui –70 dBm signaaliga toimetulevatel klientidel. Pidage meeles, et iga 3 dB kaotuse korral on vastuvõetud signaal pool signaali tugevust. Näiteks –70 dBm signaal on kaks korda nõrgem –67 dBm signaali võimsusest. Klient peab olema AP-le lähemal, et saada –67 dBm vastuvõetud signaal. JOONIS 13.2 VoWiFI vs. kõrge andmeedastuskiirusega leviulatus 5 Kõrgemat SNR-i võib vaja minna ka 802.11ac klientide maksimaalse andmeedastuskiiruse saavutamiseks, kasutades 256-QAM modulatsiooni. 256-QAM modulatsiooni kasutamiseks määratletud moduleerimis- ja kodeerimisskeemide (MCS) ärakasutamiseks on vaja 29 dB või kõrgemat SNR-i. Tulevikus võivad 802.11ax kliendiseadmed toetada 1024-QAM ja isegi 4096-QAM modulatsiooni ja tõenäoliselt on vaja paremat kui 35 dB SNR-i. DÜNAAMILINE KIIRUSE VAHETAMINE Kas kliendiseade suudab AP-ga sidet edasi pidada, kui signaal langeb alla –70 dBm? Vastus on jah, sest enamik kliendiseadmeid suudab siiski dekodeerida 802.11 preambulit vastuvõetud signaalidest, mis on isegi nii madalad kui ainult 4 dB mürapõrandast kõrgemal. Kui mobiilsed kliendiraadiod liiguvad pääsupunktist eemale, lähevad nad üle väiksema ribalaiusega sidele, kasutades protsessi, mida nimetatakse dünaamiliseks kiiruse vahetamiseks (DRS). Andmeedastuskiirus pääsupunkti ja kliendijaamade vahel lülitub kas väiksemaks või kõrgemaks, sõltuvalt signaali kvaliteedist kahe raadio vahel. Signaali kvaliteedi ja AP kauguse vahel on otsene seos. Kui mobiilsed kliendijaamad liiguvad pääsupunktist kaugemale, lülituvad nii AP kui ka klient väiksematele sidekiirustele, mis nõuavad vähem keerukat modulatsiooni- ja kodeerimisskeemi (MCS). Joonisel 13.3 kujutatud näites võib 802.11a/g klient –70 dBm signaali vastuvõtmisel ühenduda kiirusega 54 Mbit/s, kuid nõrgema signaali korral võib see ümber lülituda väiksemale andmeedastuskiirusele 6 Mbit/s. Kahe raadio vaheline edastus võib olla 54 Mbit/s 10 m kaugusel, kuid 30 m kaugusel 6 Mbit/s. JOONIS 13.3 Dünaamilise kiiruse ümberlülitamine Dünaamilist kiiruse ümberlülitamist (DRS) kasutatakse siis, kui edastava WiFi-raadio sissetuleva signaali tugevus ja kvaliteet muutuvad. DRS-i eesmärk on kiiruse optimeerimiseks ja jõudluse parandamiseks sidekiiruse üles- või allapoole vahetamine. Kliendi vaatenurgast pakuvad väiksemad andmeedastuskiirused suuremaid kontsentrilisi levialasid kui kõrgemad andmeedastuskiirused. Kiiruse dünaamiliseks ümberlülitamiseks kasutatavad läviväärtused on patenteeritud ja need on määratletud 802.11 raadiomoodulite tootjate poolt. Enamiku tootjate raadiomoodulite DRS-i võimalused on seotud signaali tugevuse indikaatori (RSSI) lävide, pakettide veamäärade ja kordusedastamise määraga. RSSI mõõdikud põhinevad tavaliselt signaali tugevusel ja signaali kvaliteedil. Teisisõnu, jaam võib ümber lülituda 6 kas üles- või allapoole toetatud andmeedastuskiiruste vahel, mis põhinevad vastuvõetud signaali tugevuse (dBm) või signaali-müra suhte (SNR) väärtusel. Kuna tootjad rakendavad DRS-i erinevalt, võib teil olla samas asukohas kaks erinevat tootja kliendiraadiot, samal ajal kui üks suhtleb pääsupunktiga kiirusel 300 Mbit/s, teine suhtleb kiirusega 270 Mbit/s. Näiteks võib üks tootja lülituda andmeedastuskiiruselt 156 Mbit/s kiirusele 52 Mbit/s signaalinivoo –78 dBm tasemel, samas kui teise tootja seade võib sarnase lülituse sooritada alles –81 dBm juures. Andmete vahetamine võib põhineda ka SNR-il. Jällegi on olemas korrelatsioon signaali kvaliteedi ja kauguse vahel. Pidage meeles, et DRS töötab kõigi 802.11 füüsiliste kihtidega (PHY). Teisisõnu, pärand-802.11b raadio lülitub ümber nelja andmeedastuskiiruse vahel (1, 2, 5.5 ja 11 Mbps), samas kui 802.11n/ac raadio lülitub ümber palju laiema hulga saadaolevate andmeedastuskiiruste vahel. Sageli on suur eksiarvamus, et ainult kliendiraadiod kasutavad dünaamilist kiiruse vahetamist. Nagu juba mainitud, lülituvad kliendiraadiod väiksematele andmeedastuskiirustele, kui AP-lt on nõrgem vastuvõetud signaal. Kuid pääsupunktis olev raadio võib samuti rakendada dünaamilist kiiruse ümberlülitamist. Vastavalt kliendilt sissetulevale vastuvõetud signaali tugevusele muudab pääsupunkti raadio allalülis edastamisel kasutatavat andmeedastuskiirust. Sissetuleva kliendi nõrk signaal toob kaasa ülemineku väiksemale andmeedastuskiirusele allalülis edastamiseks AP poolt selle kliendi suunas. Ka liikuvus võib põhjustada andmeedastuskiiruse muutusi. DRS pakub AP-dele ja kliendiraadiotele meetodit, et jätkata väiksema andmeedastuskiirusega, hoolimata nõrgemast signaalist ja väiksemast SNR- ist. WLAN-i leviala disaini üks peamisi eesmärke on aga tagada kõrge andmesideühendus ja piirata nii palju kui võimalik üleminekut väiksematele andmeedastuskiirustele. Kliendiseadmete moodulid, mis lähevad üle väiksematele andmeedastuskiirustele, hõivavad rohkem eetriaega ja mõjutavad seeläbi kogu WLAN- lahenduse üldist jõudlust. Selle asemel, et klient läheks üle palju väiksemale andmeedastuskiirusele, oleks hoopis parem stsenaarium, kui klient läheks antud (kehvema signaaliga) levialast ära, siirduks üle teise, tugeva signaaliga AP levialasse ja jätkaks talitlust suure andmeedastuskiirusega ühenduvusega. SAATEVÕIMSUS Suur tegur, mis mõjutab nii WLAN-i leviala kui ka rändlust, on pääsupunktide saatevõimsus. Kuigi enamikul siseruumides olevatel AP-del võivad olla saatevõimsuse seaded kuni 100 mW, tuleks neid tänases tihedalt asustatud võrguruumis pigem harva täisvõimsusel kasutada. Väljundvõimsuse suurendamine laiendab esmapilgul pääsupunkti tegelikku talitlusulatust; kuid WLAN-ide kavandamine rangelt töökauguse alusel on tänaseks juba aegunud kontseptsioon. Hiljem käsitleme WLAN-i läbilaskevõime kavandamise ja eetriaja hõivamise vähendamise kõrgemaid prioriteete. Maksimaalse saatevõimsusega AP-d toovad kaasa liiga suure leviulatuse, mis ei vasta klientide jaoks tegelikele võimsusvajadustele. Sisekeskkonnas täissaatevõimsusel kasutusele võetud pääsupunktid suurendavad ka kaaskanalite häirete tõenäosust, mis võib põhjustada tarbetuid eetriaja konkureerimistsükleid. Täisvõimsusel talitlevad AP-d suurendavad ka „kleepuvate klientide“ (ingl k sticky node) tõenäosust, mis ei lase kliendil alustada naabruses oleva AP levialasse üleminekut. Kõigil neil põhjustel on tüüpilised siseruumides kasutatavad WLAN-i juurutused kavandatud nii, et AP-d on seatud umbes ühe neljandiku kuni ühe kolmandiku tasemele maksimaalsest saatevõimsusest. 7 Suurema kasutajatihedusega keskkonnad võivad isegi nõuda, et AP saatevõimsus oleks seatud madalaimale seadistusele (1 mW). Teine kaalutlus on klientide edastamisvõime. Üks palju vaieldud teema on AP ja kliendi vahelise tasakaalujõu lüli kontseptsioon. Lihtsamalt öeldes on saatevõimsuse seaded AP ja kliendi vahel samad. Väga sageli edastavad WLAN-i kliendid suurema võimsusega kui siseruumides asuvad pääsupunktid. Paljude siseruumides kasutatavate AP-de saatevõimsus võib suure tihedusega disainivajaduste tõttu olla 10 mW või vähem. Kuid enamik kliente, näiteks nutitelefonid ja tahvelarvutid, võivad edastada fikseeritud amplituudiga 15 mW või 20 mW. Kuna kliendid edastavad sageli suurema võimsusega kui AP-d ja kuna kliendid on mobiilsed, põhjustab kaaskanali häireid (CCI) sageli võimsuse mittevastavus. Kliendid ja AP-d, mis toetavad saatevõimsuse juhtimist (TPC), saavad tavaliselt selle probleemi minimeerida. On olemas ka spetsiaalset tarkvara (Android-seadmetele), mis võimaldab kliendi poolelt seada ümberlülitamist õhutavat läviväärtust, millest madalama signaali korral hakkab klient naabruses olevat APd otsima ning algatab kärjevahetuse. Võrgu poolelt on selle ümberlülituse algatamine keerulisem, kuna IEEE802.11 mehhanismid ei määratle otseselt sellist funktsiooni. Rändluse kavandamine WiFi-süsteemides on rändlus meetod, mille abil kliendijaamad liiguvad sujuvalt raadiosageduslike levialakärgede vahel. Kliendijaamad vahetavad sidet erinevate pääsupunktide kaudu. Katkematu liikuvuse jaoks on ülioluline tagada ühtlase võimsustasemega sidekeskkond kliendijaamade jaoks, mis liiguvad laiendatud teeninduskomplekti (ESS) levialade vahel. Üks levinumaid probleeme, mida peate tõrkeotsinguks tegema, on rändlusega seotud probleem. Rändlusprobleeme põhjustab tavaliselt halb võrgudisain. Kliendijaamad, mitte pääsupunkt, otsustavad, kas klient peaks pääsupunkti vahetama vahel või mitte. Mõned teenusepakkujad võivad rändlusotsuse tegemisse kaasata ka pääsupunkti või WLAN-kontrolleri, kuid lõpuks algatab siiski kliendijaam rändlusprotsessi, edastades taasühendamise taotluse kaadri. Meetod, mille abil kliendijaam otsustab rändlusteenust kasutada, sisaldab reeglite kogumit, mille määrab raadio 802.11 tootja ja mis on tavaliselt määratletud rändlusfunktsiooni käivitusläviga. Rändluslävid hõlmavad tavaliselt signaali tugevust, SNR-i ja bitiveamäära. Kuna kliendijaam peab võrgus sidet, jätkab ta teiste pääsupunktide otsimist teiste kanalite sondeerimise ja kuulamise kaudu ning kuuleb teistelt AP-delt vastuvõetud signaale. Kõige olulisem muutuja on seejuures alati vastuvõetud signaali tugevus. Kui algsest AP-st vastuvõetud signaal muutub nõrgemaks ja jaam „kuuleb“ tugevamat signaali teisest teadaolevast pääsupunktist, algatab jaam rändlusprotsessi. Kuid ka muudel mõõdikutel, nagu SNR, veamäärad ja kordusedastuse määr, võib olla oma osa kliendi rändlusfunktsiooni algatamisel. Seega on teatud tootjate tootevalikus selleks spetsiaalne riist- ja tarkvara (füüsiline või virtuaalne võrgukontroller, nt Aruba Mobility Controller), mis saab juhtida klientide käitumist tihedalt asustatud võrgukeskkonnas. Kui spetsiaalset riist- ega tarkvara pole, saab võrgus klientide talitlust optimeerida AP poolt autentimis- ja seostamisprotsesside läviväärtuste tasemete muutmise abil. 8 Nagu on näidatud joonisel 13.4, kui kliendijaam eemaldub esialgsest pääsupunktist (Original AP), millega see on seotud, ja signaal langeb alla etteantud läviväärtust, üritab kliendijaam luua ühenduse uue sihtpääsupunktiga (Target AP), millel on tugevam signaal. Klient saadab rändlusprotseduuri alustamiseks kaadri, mida nimetatakse taasühendamise taotluse kaadriks. JOONIS 13.4 Rändlusprotsess WiFi võrgus Sõltuvalt WLAN-kliendi seadme tüübist võivad rändluse käivitusläved olla väga lihtsad või üsna keerulised. Näiteks võib VoWiFi telefon minna üle uue AP levialasse, mille signaal on 5 dB tugevam kui see AP, millega telefon on praegu seostatud. Kui telefon on uuele AP-le üle läinud, võib algsele AP-le tagasi liikumiseks vaja minna 10 dB paremat signaali. Need käivitusläved (hüstereesialad) on mõeldud selleks, et takistada kliendil kahe AP vahel tarbetut „ümberhüppamist“. Kahjuks ei ole rändluse käivituslävede kohta palju avaldatud andmeid. Mõned seadmetootjad avaldavad siiski kasulikku rändluse päästikuteavet juurutusjuhendite või tugifoorumite kaudu. Järgnevalt on toodud mõned näited: Apple macOS-i seadmed: https://support.apple.com/en-us/HT206207 Käivituslävi Käivituslävi on minimaalne signaalitase, mida klient vajab praeguse ühenduse säilitamiseks. MacOS-i kliendid jälgivad ja säilitavad praegust BSSID ühendust, kuni RSSI ületab -75 dBm lävi. Pärast seda, kui RSSI on selle lävi ületanud, otsib macOS rändluskandidaadi BSSID-sid praeguse ESSID-i jaoks. Apple iOS-ga klientidel aga on see väärtus -70 dBm. Mõelge sellele lävile, pidades silmas teie traadita kärgede signaali kattumist. macOS säilitab ühenduse kuni -75 dBm lävini, kuid 5 GHz kärjed on loodud -67 dBm kattuvusega. Seega – need kliendid jäävad praeguse BSSID-ga ühendatuks kauem, kui võite arvata. Kaaluge ka seda, kuidas mõõdetakse kärgede kattumist. Seadmetesse sisseehitatud antennid on mudeliti erinevad ja nad näevad erinevaid kärjepiire. Kärgede ülekattumise mõõtmisel on alati kõige parem kasutada sihtseadet (mõnd seadet, mida klient edaspidi kasutama hakkab). 9 Sagedusala-, võrgu- ja rändluskandidaatide valikukriteeriumid MacOS on valib alati, kui 2.4 GHz sagedusalas olles on 5 GHz levi saadaval, viimase. See juhtub seni, kuni 5 GHz võrgu RSSI on vähemalt -68 dBm ja võrgu koormus ei ole liiga suur. (iOS puhul on selleks väärtuseks -65 dBm). MacOS võtab arvesse võrkude jagatud teavet kanali kasutamise ja seotud klientide hulga kohta. MacOS kasutab neid üksikasju koos signaalitugevuse mõõtmisega (RSSI) kandidaatvõrkude hindamiseks. Suurema skooriga võrgud pakuvad paremat WiFi-ühendust. Kui mitu 5 GHz SSID-d saavad sama skoori, valib macOS võrgu järgmiste kriteeriumide alusel. 802.11ax on eelistatud 802.11ac ees. 802.11ac on eelistatud kui 802.11n või 802.11a. 802.11n on eelistatud 802.11a ees. 80 MHz kanalilaiust eelistatakse 40 MHz või 20 MHz asemele. 40 MHz kanali laiust eelistatakse 20 MHz-le. macOS Monterey toetab Apple’i kiibistikuga Maci arvutites standardit 802.11k. MacOS-i varasemad versioonid ei toeta versiooni 802.11k, kuid töötavad koos SSID-dega, millel on lubatud 802.11k. MacOS valib sihtmärgi BSSID, mille puhul on teavitatud RSSI 12 dB võrra suurem kui praegune BSSID RSSI. See kehtib ka siis, kui macOS-i klient on jõude või edastab/võtab vastu andmeid. Rändluse jõudlus Rändlusteenuse jõudlus kirjeldab, kui kaua peab klient uuele BSSID-le edukalt autentima. Kehtiva võrgu ja AP leidmine on vaid osa protsessist. Klient peab rändlusprotsessi kiiresti ja katkestusteta lõpule viima, et kasutajal ei tekiks seisakuid. Rändlus hõlmab kliendi autentimist uue BSSID vastu ja deautentimist praegusest BSSID-st. Turva- ja autentimismeetod määrab, kui kiiresti see võib juhtuda. Esiteks nõuab 802.1X-põhine autentimine, et klient viiks lõpule kogu EAP-võtmevahetuse. Seejärel saab see praegusest BSSID-st desautentida. Sõltuvalt keskkonna autentimise infrastruktuurist võib selleks kuluda mitu sekundit. Lõppkasutajad võivad kogeda katkenud teenust eetrikatkestusena. MacOS toetab staatilist PMKID-i (Pairwise Master Key identifier) vahemällu salvestamist, et aidata optimeerida rändlust sama ESSID-i BSSID-de vahel. MacOS ei toeta kiiret BSS-i üleminekut, tuntud ka kui 802.11r. MacOS-i klientide toetamiseks pole täiendavaid SSID-sid juurutada vaja, kuna macOS töötab koos versiooniga 802.11r. MacOS Monterey toetab Apple kiibistikuga Maci arvutites standardeid 802.11r ja 802.11v. 10 Apple iOS-i seadmete kohta saab infot siit:: https://support.apple.com/en-us/ht203068 Kuna rändlusfunktsioon on disainitud tootjaspetsiifiliselt, võib konkreetse tootja kliendijaam rändlust alustada varem kui mõne teise tootja kliendijaam, kui nad liiguvad läbi erinevate levialade. Mõnele teenusepakkujale meeldib soodustada rändlust, samas kui teised käivitavad rändluse väiksemate vastuvõetud signaali läviväärtuste korral. Keskkonnas, kus WLAN-i administraator peab toetama mitut tootja raadiot, on kõige kindlamalt näha erinevat rändluskäitumist. Pange tähele, et mõned klientseadmed pakuvad võimalust rändluse käivituslävesid käsitsi reguleerida. Nagu on näidatud joonisel 13.5, on paljudes Windows OS-i sülearvutites leiduvatel Inteli WiFi-raadiotel reguleeritav rändlusagressiivsuse säte. JOONIS 13.5 Rändlusagressiivsuse seadistamine Praegu seisab WLAN-i administraator alati silmitsi ainulaadsete väljakutsetega, kuna rändlus on oma olemuselt tootjaomaste algoritmide põhine. Kuid uuemad kliendid võivad rändlusprotsessi optimeerimiseks kasutada täiendavaid parameetreid, nagu AP naaberseadmete aruanded või AP võimsuse koormus. Ratifitseeritud muudatus 802.11k sätestab raadioressursside mõõtmise (RRM) ja naaberaruannete kasutamise rändluse jõudluse parandamiseks. Ratifitseeritud muudatus 802.11r määratleb ka kiiremad turvalised jaotused, kui rändlus toimub traadita kohtvõrgu kärgede vahel, kasutades tugevas turvavõrgus (RSN) määratletud tugevat turvalisust. 802.11v muudatusega määratletakse mehhanismid, mille abil kliendid saavad teada AP koormusest, mida võib kliendi rändlusotsustes arvesse võtta. 802.11K, 802.11R JA 802.11V MEHHANISMIDE KLIENDIPOOLNE TUGI Enamik WLAN-i infrastruktuuri tootjaid toetab juba oma uuemates AP-des ja kontrollerites 802.11k ja 802.11r tehnoloogiat, kuid paljudesse kliendiseadmetesse pole see jõudnud. Standardite 802.11r (kiire turvaline rändlus), 802.11k (ressursside haldamine) ja 802.11v (traadita võrgu haldamine) muudatuste mõningaid aspekte testib Wi-Fi Alliance ja väljastab sertifikaati, mida nimetatakse Voice-Enterprise. Sellegipoolest ei toeta enamik pärandkliente 802.11k ja 802.11r mehhanisme. Kuid 802.11k, 802.11r ja 11 802.11v tehnoloogia tugi kliendi poolel on viimastel aastatel paljude uuemate 802.11ac klientide puhul saanud pigem normiks. ESMANE JA TEISENE LEVIULATUS Parim viis sujuva rändluse alustamiseks on nõuetekohane kavandamine ja põhjalik saidiuuring. Kui kavandate 802.11 WLAN-i, soovitab enamik tootjaid planeerida kärgede 15–30-protsendilist kattuvust –70 dBm tasemel. Aastaid viitasid WLAN-i disainijuhendid ja erinevate WLAN-lahenduste tootjate rakendussoovitused 15–30-protsendilisele leviulatuse kärje kattuvuse vajadusele, nagu on näidatud vasakul joonisel 13.6. Probleem on selles, kuidas arvutada ja mõõta kärgede kattumist? Kas kärgede kattumisala tuleks mõõta ümbermõõdu, läbimõõdu või raadiuse järgi? Lisaks kasutavad WLAN-lahenduste tootjate rakendussoovitused (ka käesolev konspekt) illustratsioone, et kujutada levikärgi täiuslikult ümmarguste ja ühetaolistena. Tegelikkuses on kärjed aga ebaühtlase kujuga. Kuidas mõõta kärje leviulatuse kattumist, kui igal kärjel on erinev kuju? WiFi-saidiuuringu ekspert Keith Parsons on aastaid pidanud loenguid pääsupunktide leviulatuse mõõtmise ekslikkusest. Tuleks läbi viia korralik saidiuuring, et veenduda, kas kliendiseadmete jaoks on alati tagatud piisav duplikaatleviala mitmest pääsupunktist. Teisisõnu peab iga WiFi-kliendijaam (STA) jääma vähemalt ühte pääsupunkti levisse konkreetse RSSI marginaaliga ja lisaks veel „kuulma“ teisest pääsupunktist erineva RSSI tasemega signaali. Tavaliselt nõuab enamik tootjaid, et vastuvõetava signaali RSSI lävi oleks suurema andmeedastuskiirusega side jaoks –70 dBm. Seetõttu peab kliendijaam „kuulma“ teist AP-d signaaliga –75 dBm või rohkem, kui esimeselt AP-lt saadud signaal langeb alla –70 dBm. Ainus viis kindlaks teha, kas klientidele on saadaval korralik esmane / sekundaarne leviulatus, on leviulatuse analüüsi ehk saidiuuringu läbiviimine. JOONIS 13.6 Kärgede leviulatus Nagu on näidatud joonisel 13.7, on esmase ja teisese AP leviala kavandamisel tüüpiline reegel järgmine: AP- ga seotuna kuuleb potentsiaalne rändlusklient 5 dB vahemikus ka vähemalt ühte teist AP-d. Näiteks kui klient on ühendatud AP-ga, mille planeeritud leviala on –65 dBm, peaks samal kliendil alati olema võimalik kuulda veel vähemalt ühte AP-d –70 dBm juures. Mõned WLAN-i disainiprofessionaalid eelistavad esmase ja sekundaarse AP-leviulatuse kavandamisel sobitatud signaalitugevusi. Näiteks kui klient on seotud AP-ga, mille planeeritud leviala on –65 dBm, peaks sama klient alati kuulma ka vähemalt ühte teist AP-d –65 dBm juures. See tagab koonduvuse ka AP rikke (haldustoiminguga seotud taaskäivituse) korral. 12 JOONIS 13.7 Esmane ja teisene leviulatus Rändlusprobleemid tekivad siis, kui ei ole piisavalt dubleerivat leviala. Liiga vähe dubleerivat leviala tekitab tegelikult rändlusse „surnud tsooni“ ja ühenduvus võib isegi ajutiselt katkeda. Teisest küljest põhjustab liiga palju dubleerivat leviala samuti rändlusprobleeme. Mida te ei soovi, on see, et klient saaks kuulda tugevat, –70 dBm signaali kümnetelt eri AP-delt mis tahes asukohas. See võib tekitada ka olukorra, kus kliendiseade lülitab pidevalt edasi-tagasi ümber kahe või enama AP vahel erinevates kanalites. Lisaks võib liiga palju tugevate signaalidega AP-sid põhjustada „kleepuva kliendi“ probleemi, kus kliendijaam võib jääda seostatuks oma algse AP-ga ja mitte luua ühendust teise pääsupunktiga, kuigi jaam on liikunud juba vahetult teise pääsupunkti lähedusse. Kui kliendijaam kuuleb samal kanalil kümneid AP-sid väga tugevate signaalidega, toimub jõudluse halvenemine kandjaressursi eraldustaotluste suurema hulgaga seotud liiasuse tõttu. KIIRE JA TURVALINE RÄNDLUS Teine väga oluline rändlusdisaini küsimus on latentsusaeg. Standard 802.11-2016 soovitab ettevõttes kasutada turbelahendust 802.1X/EAP. Keskmine autentimisprotsessi aeg võib olla 700 millisekundit või pikem. Iga kord, kui kliendijaam rändab uue pääsupunkti levialasse, on 802.1X/EAP turbelahenduse juurutamisel vaja see ka uuesti autentida. Autentimisprotsessist tulenev viivitus võib põhjustada katkestusi aegkriitiliste rakenduste jaoks. VoWiFi nõuab märkamatuks rändluseks selle kestust mitte kauem kui 150 millisekundit. Kiire ja turvaline rändluslahendus (FSR) on vajalik, kui traadita võrgus kasutatakse koos 802.1X/EAP turbe- ja ajatundlikke rakendusi. IEEE määratleb kiire ja turvalise rändluse standardina kiire põhiteenusekomplekti ülemineku (FT) mehhanismid. FT protseduurid määratleti esmakordselt IEEE 802.11r-2008 muudatuses. Wi-Fi Alliance on rakendanud Voice-Enterprise'i sertifikaadi, mis määratleb FT ja 802.11r mehhanismid ning 802.11r on olnud kasutusel juba üle 15 aasta, on tegelik selle funktsiooni kasutuselevõtt olnud aeglasem. Kui 802.1X/EAP turvalisust hakatakse kasutama kõnevõimeliste klientide jaoks, on vaja kiiret turvalist rändluslahendust. 3. KIHI RÄNDLUS Üks oluline kaalutlus WLAN-i kavandamisel on see, mis juhtub siis, kui kliendijaamad liiguvad rändlusmigratsiooni käigus üle 3. kihi piiride. Wi-Fi töötab kihil 2 ja rändlusfunktsioon on sisuliselt 2. kihi protsess. Nagu on näidatud joonisel 13.8, rändleb kliendijaam kahe pääsupunkti vahel. Rändlus on 2. kihil sujuv, kuid kasutaja VLAN-id on seotud erinevate alamvõrkudega ruuteri eri liidestel. Selle tulemusena 13 kaotab kliendijaam 3. kihi ühenduvuse ja peab hankima uue IP-aadressi. Kõik ühendusele orienteeritud rakendused, mis töötavad ajal, kui klient taastab 3. kihi ühenduvuse, tuleb taaskäivitada. Näiteks katkeks selle stsenaariumi korral VoIP-telefonivestlus ja kõne tuleks uuesti algatada. JOONIS 13.8 3. kihi rändluse piirid Kuna 802.11 traadita võrgud on tavaliselt integreeritud olemasolevatesse traadiga topoloogiatesse, on 3. kihi piiride ületamine sageli vajalik, eriti suurema leviulatusega süsteemides. Ainus viis ülemise kihi side säilitamiseks 3. kihi alamvõrkude ületamisel on pakkuda 3. kihi rändluslahendust, mis põhineb mobiilse IP- standardil. Mobiilne IP on Interneti-inseneride rakkerühma (IETF) standardprotokoll, mis võimaldab mobiilseadmete kasutajatel liikuda ühest 3. kihi võrgust teise, säilitades samal ajal oma algse IP-aadressi. Mobiilne IP on määratletud IETF kommentaaritaotluses (RFC) 5944. Mobiilsel IP-l põhinevad 3. kihi rändluslahendused kasutavad teatud tüüpi tunneldamismeetodit ja IP-päise kapseldamist, et võimaldada pakettidel liikuda eraldi 3. kihi domeenide vahel, eesmärgiga säilitada ülemise kihi sideseanss. Enamik WLAN-i tootjaid toetab tänaseks mingil kujul 3. kihi rändluslahendust, nagu on näidatud joonisel 13.9. JOONIS 13.9 Mobiilne IP-aadress Mobiilne klient saab „koduvõrgust“ IP-aadressi, mida nimetatakse ka koduaadressiks. Mobiiliklient peab registreerima oma koduse aadressi seadmes, mida nimetatakse koduagendiks (ingl k Home Agent, HA). Nagu on näidatud joonisel 13.9, toimib kliendi algne seotud pääsupunkt koduagendina. Koduagent on kliendi jaoks ühtne kontaktpunkt, kui ta rändab üle 3. kihi piiride. HA jagab kliendi MAC/IP andmebaasi teavet tabelis, mida nimetatakse koduagendi tabeliks (HAT), teise seadmega, mida nimetatakse välisagendiks (ingl k Foreign Agent, FA). 14 Selles näites on välisagent veel üks pääsupunkt, mis haldab kliendi nimel kogu mobiilset IP-sidet koduagendiga. Välisagendi IP-aadressi nimetatakse hooldusaadressiks. Kui klient rändab üle 3. kihi piiride, rändab klient välisvõrku, kus asub FA. FA kasutab HAT-tabeleid mobiilse kliendijaama HA leidmiseks. Kontroller võtab ühendust HA-ga ja loob mobiilse IP-tunneli. Kogu liiklus, mis saadetakse kliendi kodusele aadressile, peetakse HA poolt kinni ja saadetakse mobiilse IP-tunneli kaudu FA-le. Seejärel edastab FA tunneldatud liikluse kliendile ja klient suudab nii säilitada ühenduvuse, kasutades algset koduvõrgu aadressi. Meie näites on mobiilne IP-tunnel ruuteri vastaskülgedel kahe AP vahel. Kui kasutaja VLAN-id eksisteerivad võrgu äärealal, toimub kasutaja liikluse tunneldamine pääsupunktide vahel, mis võtavad endale HA ja FA rollid. Tunneldamine on sageli jaotatud mitme AP vahel. Kuid kasutaja VLAN-id võivad koos WLAN-kontrolleriga asuda tagasi DMZ-s või võrgu põhikihis. Ühes WLAN-kontrolleri keskkonnas eksisteerivad 3. kihi rändlusjaotused juhttasandi mehhanismidena ühe kontrolleri sees. Mitme WLAN-i kontrolleri keskkonnas luuakse IP-tunnel kontrollerite vahel, mis on juurutatud erinevates marsruuditud segmentides erinevate kasutaja VLAN-idega. Üks vastutav töötleja toimib koduagendina, teine aga välisagendina. Kuigi nende 3. kihi rändluslahendustega on võimalik säilitada ülemise kihi ühenduvus, on siin mõnikord probleemiks suurenenud latentsusaeg. Lisaks ei pruugi 3. kihi rändlus olla teie võrgu jaoks vajalik. Vähem keerukas infrastruktuur kasutab sageli lihtsamat 2. kihi disaini. Suurematel ettevõttevõrkudel on aga sageli mitu kasutajatele ja halduseks kavandatud VLAN-i, mis on seotud mitme alamvõrguga; seetõttu on vaja 3. kihi rändluslahendust. Kanalite kavandamine Teine WLAN-i disaini põhikomponent on õigete kanalite valimine, mida saab kasutada mitme samas asukohas asuva AP vahel. Sujuva rändluse tagamiseks ning kahte tüüpi häirete vältimiseks, mis tulenevad kanali ebaõigest disainist, on vaja korralikku kanalimustrit või kanali taaskasutuse disaini. Järgmistes jaotistes käsitletakse WLAN-kanali disaini põhialuseid. KÜLGNEVA KANALI HÄIRED Enamik WiFi-tootjaid kasutab terminit külgneva kanali häired (ingl k Adjacent Channel Interference, ACI), et viidata jõudluse halvenemisele, mis tuleneb kattuvast sagedusruumist, mis tekib kanali taaskasutuse kavandamisvea tõttu. WLAN-tööstuslahendustes peetakse külgnevat kanalit järgmiseks või eelmiseks nummerdatud kanaliks. Näiteks „kanal 3“ on „kanali 2“ kõrval. Standard 802.11-2016 nõuab 25 MHz eraldamist 2,4 GHz kanalite kesksageduste vahel, et neid saaks pidada mitteülekattuvateks. Nagu on kujutatud joonisel 13.10, kui on vaja kolme kanalit, saavad Ameerika Ühendriikides 2,4 GHz ISM-sagedusalas nendele IEEE nõuetele vastata ainult kanalid 1, 6 ja 11. Mõned riigid lubavad kasutada kõiki 14 IEEE 802.11 määratletud kanalit 2.4 GHz ISM-sagedusalas; Kuid kesksageduste positsioneerimise tõttu ei saa kasutada rohkem kui 3 kanalit, vältides samal ajal sageduste 15 kattumist. Isegi kui kõik 14 kanalit on saadaval, otsustab enamik WLAN-i disainiprofessionaale siiski kasutada kanaleid 1, 6 ja 11 2.4 GHz sagedusalas. JOONIS 13.10 2,4 GHz mitteülekattuvad kanalid Traadita kohtvõrgu kavandamisel vajate rändluse pakkumiseks kattuvaid leviala lahtreid. Kuid kattuvatel kärgedel ei tohiks olla kattuvaid sagedusi ning Ameerika Ühendriikides tuleks 2, 4 GHz ISM-sagedusalas kasutada ainult kanaleid 1, 6 ja 11, et saada kõige kättesaadavamad, mitte kattuvad kanalid. Kattuvate sagedustega kattuvad leviulatuse kärjed põhjustavad nn külgneva kanali häireid. Kui kattuvatel leviulatuskärgedel on ka sageduste kattumine külgnevatest kanalitest, muutuvad edastatud kaadrid rikutud, vastuvõtjad ei saada ACK-sid ja 2. kihi kordusedastamine suureneb oluliselt. 2.4 GHZ KANALI TAASKASUTAMINE Külgnevate kanalite häirete vältimiseks on vajalik kanali taaskasutamise disain. Jällegi on rändluse jaoks vaja kattuvaid raadiosageduslikke levialasid, kuid vältida tuleb kattuvaid sagedusi. Ainsad kolm kanalit, mis vastavad nendele kriteeriumidele 2.4 GHz ISM-sagedusalas, on Ameerika Ühendriikides kanalid 1, 6 ja 11. Seetõttu tuleks 2,4 GHz sagedusalas olevad AP-d paigutada alati kanali taaskasutusmustrisse, mis sarnaneb joonisel 13.11 kujutatuga. Iga WLAN-kanali taaskasutusmustrit, mis kasutab kolme või enamat kanalit, nimetatakse mõnikord mitmekanaliliseks arhitektuuriks (MCA). JOONIS 13.11 2,4 GHz kanali taaskasutusmuster 16 Tõenäoliselt suurim viga, mida saate 2.4 GHz kanali taaskasutusmustri juurutamisel teha, oleks joonisel 13.12 näidatud disain. Pange tähele, et kõik kanalid on kõrvuti. Nagu varem öeldud, põhjustavad kattuvad leviulatuskärjed, millel on ka külgnevatest kärgedest kattuv sagedusruum, külgneva kanali häireid. Tulemuseks on rikutud andmed, 2. kihi kordusedastamine ja jõudluse äärmuslik halvenemine. Selle stsenaariumi korral on külgneva kanali häired lihtsalt raadiosageduslikud häired, mille on põhjustanud teie enda AP-d vale kanali disaini tõttu. Joonisel 13.12 kujutatud vale kanalidisaini tuleks iga hinna eest vältida. Mitmekanalilise arhitektuuri taaskasutusmustri kavandamisel on vaja alati mõelda kolmemõõtmeliselt. Kui juurdepääsupunktid asuvad samas hoones mitmel korrusel, on vaja korduskasutust, näiteks joonisel 13.13 kujutatud mustrit. Levinud viga on küpsiselõikuri disaini juurutamine, tehes saidiuuringu ainult ühel korrusel ja asetades seejärel pääsupunktid samadele kanalitele ja samadele kohtadele igal korrusel. Pääsupunktid tuleb sageli jaotada, et võimaldada kolmemõõtmelist taaskasutusmustrit. Samuti ei tohiks iga pääsupunkti –70 dBm leviulatuse kärjed ulatuda kaugemale kui üks korrus põranda kohal ja all, kuhu pääsupunkt on paigaldatud. Ei ole kohane alati eeldada, et leviulatuse veritsemine teistele korrustele tagab piisava signaali tugevuse ja kvaliteedi. Mõnel juhul on põrandad betoonist või terasest ja võimaldavad väga vähe, kui üldse, signaali leviulatust. Selle tulemusena on absoluutselt vajalik valideerimise leviulatuse uuring. Pidage alati meeles, et RF levib kõigis suundades. Mitmed kaubanduslikud ennustavad raadiosagedusliku modelleerimise tööriistad, näiteks iBwave Design, on võimelised kujutama raadiosageduslikku leviulatust kolmemõõtmelises vaates. JOONIS 13.12 Kanali ebaõige taaskasutamine – külgneva kanali häired 17 JOONIS 13.13 Kolmemõõtmelise kanali taaskasutus 5 GHz U-NII sagedusalades on saadaval palju rohkem kanaleid, nagu on näidatud joonisel 13.14. Kõiki neid kanaleid peetakse tehniliselt mittesiduvateks kanaliteks, kuna kesksageduste vahel on 20 MHz eraldatus. Tegelikkuses on naabruses asuvate OFDM-kanalite külgribade sagedus kattuv. Hea uudis on see, et te ei piirdu ainult kolme kanaliga; palju rohkem kanaleid saab kasutada 5 GHz kanali taaskasutusmustris, mida käsitletakse käesolevas peatükis hiljem. JOONIS 13.14 5 GHz kanalid KAASKANALI HÄIRED Veel üks levinumaid vigu, mida paljud ettevõtted WLAN-i esmakordsel juurutamisel teevad, on mitme pääsupunkti konfigureerimine töötama samale kanalile. Kui kõik AP-d asuvad samal kanalil, tekib tarbetu pöörduse juhtimismehhanismi aktiveerumine. Varasemast on teada, CSMA/CA juhib poolduplekssidet ja ainult üks raadio saab igal ajal samal kanalil edastada. Joonisel 13.15 on kujutatud mitu lähedalasuvat AP-d, mis kõik on konfigureeritud edastama kanalil 1. Kui kanalil 1 olev AP edastab, lükkavad kõik lähedal asuvad pääsupunktid ja samal kanalil asuvad kliendid, mis jäävad selle sideseansi kuulmisulatusse, edastuse edasi. Tulemuseks on see, et läbilaskevõime on negatiivselt mõjutatud: lähedal asuvad AP-d ja kliendid peavad edastamiseks palju kauem ootama, sest nad peavad oma järjekorda ootama. Mittevajalikku kandjapöörduse põrkeennetusalgoritmi rakendumist, mis tekib seetõttu, et kõik AP-d asuvad samal kanalil, nimetatakse kaaskanali häireks (CCI). Tegelikkuses töötavad 802.11 raadiod täpselt nii, nagu CSMA/CA mehhanismid on määratlenud, ja seda käitumist tuleks tõesti nimetada 18 kaaskanali koostööks. Kaaskanalite häiretest põhjustatud tarbetu kandjapöörduse põrkeennetusalgoritmi liiasus on tingitud sellest, et AP-d või kliendid kuulavad üksteist (või ka muid samale kanalile sattunud edastusi) ära ja lükkavad oma edastusi edasi. Hea uudis on see, et enamik WLAN-i disainereid mõistab mitte konfigureerida kõiki AP-sid samale kanalile. Lisaks valivad paljude WLAN-i tootjate adaptiivsed raadiosageduslikud võimalused pääsupunktides 2,4 GHz raadiote jaoks automaatselt kanalid 1, 6 ja 11. Kanalite taaskasutusmustrite peamine eesmärk on vältida kaaskanalite häireid. Kanali taaskasutusplaan vähendab eetriaja hõivamist, eraldades sagedusdomeenid (kanalid) üksteisest. JOONIS 13.15 Vale kanali taaskasutamine-kaaskanali häired Halb uudis on aga see, et kaaskanalite häireid on 2,4 GHz sagedusalas peaaegu võimatu vältida, kuna taaskasutusmustri jaoks on saadaval ainult kolm üksteisest täiesti eraldatud kanalit. Kas RF-signaal peatub lihtsalt –70 dBm leviulatuse jaoks mõeldud leviala serval? Vastus on ei, RF-signaal levib jätkuvalt ja signaali saavad kuulda teised 802.11 raadiod, mis asetsevad allikast väga kaugel. 802.11 raadio lükkab edastuse edasi niipea, kui kuuleb mis tahes muu 802.11 raadio PHY-kihi preambuli edastust signaalituvastuse (SD) lävel, mis on vaid 4 detsibelli (dB) või rohkem mürapõranda kohal. Iga raadio, mis kuuleb samal kanalil teist raadiot, lükkab edastuse edasi, mille tulemuseks on kandjapöördusalgoritmi taaskäivitumine ja sellest põhjustatud viivitused. Nagu on näidatud joonisel 13.16, kuulevad sama kanali AP-d hoolimata kolmekanalilisest taaskasutusmustrist üksteist ja lükkavad oma edastust edasi. Näiteks kui AP-1 kanalil 6 kuuleb lähedal asuva AP-2 preambuli ülekannet, edastades seda ka kanalil 6, siis AP-1 lükkab edastustsükli edasi ja ei edasta samal ajal. Samuti peavad kõik AP-1-ga seotud kliendid edastamise edasi lükkama, kui nad kuulevad AP-2 preambuli edastamist. Kõik need edasilükkamised tekitavad eetriaja saamiseks uue konkureerimisvooru ja kulutavad väärtuslikku eetriaega, kuna samal kanalil on lähestikku tööle seadistatud kaks põhiteenuse komplekti, mis üksteist kuulevad. Kaaskanali häireid (ingl k Co-Channel Interference, CCI) nimetatakse sageli ka kattuvaks põhiteenuste kogumiks (ingl k Overlapping Basic Service Set, OBSS). 19 JOONIS 13.16 Kaaskanali häired-AP-d Tegelikkuses on WiFi-kliendid OBSS-i ja CCI häirete peamine põhjus. Nagu on näidatud joonisel 13.17, kui AP-1-ga seotud klient edastab kanalil 6, on võimalik, et AP-2 (ja kõik AP-2-ga seotud kliendid) kuulevad kliendi PHY preambulit ja peavad kõik ülekanded edasi lükkama. Kaaskanali häired (CCI) on tarbetu eetriaja hõivamise peamine põhjus, mida saab WLAN-i disaini parimate tavade abil minimeerida. Peaksite mõistma, et CCI ei ole staatiline, vaid kliendi seadmete liikuvuse tõttu alati muutuv. JOONIS 13.17 Kaaskanali häired-kliendid Kuna 2,4 GHz sagedusalas on saadaval ainult kolm kanalit ja klientide põhjustatud CCI tõttu on CCI 2.4 GHz sagedusalas üsna vältimatu. Üks strateegia CCI vähendamiseks 2,4 GHz sagedusalas on lülitada välja suur osa 2,4 GHz raadiotest kahesageduslikes pääsupunktides ja tugineda tihedama levivajaduse rahuldamiseks rohkem 5 GHz AP-raadiote pakutavale levialale. Kuigi CCI-d on 2.4 GHz sagedusalas peaaegu võimatu vältida, saab CCI-st tulenevat eetriaja hõivamist minimeerida ja võimaluse korral vältida hea 5 GHz WLAN-disainiga, mida käsitletakse käesolevas peatükis hiljem. Palun ärge ajage segamini külgneva kanali häireid kaaskanali häiretega. Külgnevate kanalite häired on lihtsalt tingitud kanali ebaõigest planeerimisest 2,4 GHz sagedusalas ja neid saab vältida ainult kanalite 1, 6 ja 11 kasutamisega. Külgnevate kanalite häired on rikutud andmete ja 2. kihi korduskatsete tõttu palju tõsisem probleem kui kaaskanali häired. Euroopas ja teistes maailma piirkondades on 2,4 GHz ISM-sagedusalas litsentsivaba side jaoks seaduslikult saadaval rohkem kanaleid. Euroopas kasutatakse mõnikord WLAN-i neljakanalilist taaskasutusmustrit, mis koosneb kanalitest 1, 5, 9 ja 13. Kuigi nende nelja kanali vahel on väike sageduste kattuvus, võib jõudlus 20 nende ülekattega kasutamisel mõnel juhul olla parem. Neljakanalilisel plaanil on endiselt järgmised puudused: Kui lähedalasuvas ettevõttes on traditsioonilises plaanis 1-6-11 juurutatud AP-d, põhjustavad naaberettevõtte AP-d tõsiseid külgneva kanali häireid teie AP-dele, mis on juurutatud plaaniga 1-5- 9-13. Samuti on kõik Põhja-Ameerika sagedusplaani järgi toodetud WiFi-raadiod püsivara poolt piiratud ja neid ei saa kanalil 13 tööle panna. Iga külastav klient või töötaja, kellel on Põhja-Ameerikast pärit raadiomooduliga sülearvuti, iPad või muu mobiilseade, ei saa ühendust luua kanalil 13 edastava Euroopa seadistuses pääsupunktiga. Nendel põhjustel on Euroopas ja teistes maailma piirkondades tavaliselt enam soovituslik kasutusele võtta traditsioonilisem 2,4 GHz kolmekanaliline plaan. 5 GHZ KANALI TAASKASUTAMINE Seni oleme keskendunud peamiselt 2.4 GHz sagedusala kanalite taaskasutuse disainile. Kanalite taaskasutusmustreid tuleks kasutada ka sagedusalades 5 GHz. Kui kõik 5 GHz kanalid on edastamiseks seaduslikult kättesaadavad, võib 5 GHz sagedusel kanali taaskasutusmustri jaoks olla saadaval kokku 25 kanalit. Euroopas on 5 GHz taaskasutusmustri jaoks saadaval vähem kanaleid, kuna viis U-NII-3 kanalit pole tavaliselt ilma litsentsita saadaval. Sõltuvalt piirkonnast ja muudest kaalutlustest võib 5 GHz kanali taaskasutusmustrite jaoks kasutada 8 kanalit, 12 kanalit, 17 kanalit, 22 kanalit või muid kombinatsioone. Näiteks joonisel 13.18 on kujutatud 5 GHz kanali taaskasutusmustrit, kasutades U-NII-1, U-NII-2 ja U-NII-3 jaoks saadaolevaid kanaleid. Parima 5 GHz taaskasutusdisaini jaoks on oluline kasutada võimalikult palju kanaleid. JOONIS 13.18 5 GHz kanali taaskasutusmuster 5 GHz kanali taaskasutusmustri kavandamisel tuleks arvesse võtta mitmeid tegureid ja parimaid tavasid: Esimene tegur, mida tuleb arvestada, on see, millised kanalid on teie riigis või piirkonnas seaduslikult saadaval. Euroopas on üsna tavaline muster, mis kasutab enamikku sagedusalade U-NII-1, U-NII-2 ja U- NII-2E kanaleid. U-NII-3 kanaleid kasutatakse regulatiivsete domeenipiirangute tõttu mustris harva. 21 Kuigi IEEE määratluse kohaselt peetakse kõiki 5 GHz kanaleid mitteülekattuvateks, esineb tegelikult külgnevatest kanalitest mõningane sageduse külgriba ülekattumine. Soovitatav tava on, et kõik külgnevad levialakärjed kasutaksid sagedusi, mis on vähemalt kahe kanali kaugusel ja ei kasutaks külgnevaid sagedusi. Teisisõnu, ärge pakkuge leviulatust, kus üks AP edastab kanalil 36 kanalil 40 edastava AP kõrval. Siiski on vastuvõetav AP konfiguratsioon, mis edastab kanalil 36 kanalil 48 edastatava AP kõrval. Selle lihtsa reegli järgimine hoiab ära külgneva kanali häired külgriba kattumisest. Jooniselt 13.18 on samuti näha, et teine soovitatav tava 5 GHz kanalite taaskasutusdisaini puhul on see, et kahe samal kanalil edastatava pääsupunkti vahele peaks jääma vähemalt kaks kärge. Selle reegli järgimine peaks minimeerima AP-de kaaskanalite häireid. Kuid see ei pruugi tingimata takistada klientide kaaskanalite häireid. Pidage meeles, et klientide algatatud edastused on CCI peamiseks põhjuseks. Võimaluse korral kasutage CCI vähendamiseks võimalikult palju erinevaid kanaleid 5 GHz sagedusalal. Mida rohkem kanaleid kasutatakse, seda suurem on tõenäosus, et CCI-d saab vältida, sealhulgas kaaskanalite häireid, mis pärinevad kliendiseadmetest. Joonisel 13.19 on kujutatud kanalite taaskasutamise muster, mis kasutab Euroopas saadaolevaid 5 GHz kanaleid. Pange tähele ruumilist kaugust mõlema AP levikärgede vahel, kasutades kanalit 36. Kui arvestada ka seintes tekkivat sumbumist, on tõenäoliselt kõrvaldatud tõenäosus, et kanalil 36 töötavate AP-dega seostatud kliendid kuulevad üksteist ja lükkavad seetõttu edastamist edasi. Enamikul juhtudel peaksite kasutama dünaamilise sageduse valiku (DFS) kanaleid. Hea uudis on see, et enamik tänapäevaseid kliendiseadmeid on sertifitseeritud DFS-kanalitel edastamiseks ja DFS-kanalite lisamine kanalite taaskasutusmustritesse on muutumas üha tavalisemaks. Kuna Euroopas on ainult 4 mitte- DFS-kanalit, on DFS-kanalite kasutamine tavaliselt kohustuslik. Ainus põhjus DFS-kanaleid mitte kasutada on see, kui suurem osa teie kliendipopulatsioonist koosneb pärandseadmetest, mis ei toeta DFS-kanaleid. Kui lähedal asuv radariedastus põhjustab teie AP-de ja klientide üleminekut mitte-DFS-kanalile, kõrvaldage lihtsalt probleemne DFS-kanal 5 GHz kanali taaskasutuse disainist. JOONIS 13.19 CCI vältimine 5 GHz kanali taaskasutusega 22 DÜNAAMILISE SAGEDUSVALIKU DFS KANALID Nagu varem joonisel 13.14 kujutatud, nimetatakse kõiki U-NII-2 sagedusala (5,25–5,35 GHz) ja U-NII-2e sagedusala (5,47–5,725 GHz) kanaleid dünaamilise sagedusvaliku (DFS) kanaliteks. Nendes 5 GHz sagedusalades töötavad WLAN-raadiod peavad toetama DFS-i, et kaitsta WLAN-sidet militaar- või ilmaradarisüsteemide häirimise eest. Kui radariimpulsse tuvastatakse mõnes neist DFS-kanalitest, ei ole pääsupunktidel ja klientidel lubatud samal kanalil edastada. Reeglid 802.11 raadiote edastamiseks DFS- kanalitel võivad piirkonniti erineda; eesmärk on siiski vältida radarite häiringuid. Paljud radarisüsteemid on kaitstud DFS-i eeskirjadega, sealhulgas merenavigatsiooniradarid, ilmaradarid ja sõjaväeradarid. Pange tähele, et DFS-i nõuded ei kehti ainuüksi WiFi-raadiotele. Võib-olla olete märganud, et vaikimisi pole DFS-kanalid WLAN-i tootja AP-s lubatud. On tõesti kaks põhjust, miks DFS-kanalid on tavaliselt vaikimisi välja lülitatud. Esiteks, lõpliku otsuse selle kohta, kas kasutada DFS-kanaleid 5 GHz taaskasutusdisainis või mitte, teeb klient või süsteemiintegraator, kes AP-sid projekteerib ja juurutab. Teiseks peavad uued AP-d ja kliendiraadiod olema sertifitseeritud ETSI ja teiste reguleerivate asutuste poolt. Nagu on näidatud joonisel 13.20, tehakse ranged sertifitseerimiskatsed, et kontrollida, kas raadiod suudavad tuvastada ilmaradari impulssi ja järgida häirete vältimise reegleid. Raadioid testitakse radari impulsi tuvastamiseks vajaliku tundlikkuse erineva taseme suhtes. Ameerika Ühendriikides on DFS-i sertifitseerimisel tavaliselt 6-kuuline mahajäämus, mis tähendab, et kui WLAN-i tootjad toovad turule uue AP mudeli, ei pruugi need veel kuus kuud DFS-kanaleid toetada. Pärast sertifitseerimist muudab AP-de püsivarauuendus DFS-kanalid kasutamiseks kättesaadavaks. Seetõttu ei näe te sageli lihtsalt ettevõttes kasutatavaid DFS-kanaleid. Uued AP-d on algselt kasutusele võetud ainult mitte- DFS 5 GHz kanalite abil ja DFS-kanaleid ei kasutata hiljem kunagi. Kuid nagu te selles peatükis varem õppisite, on DFS-kanalite lisamine 5 GHz kanali taaskasutuskavasse kasulik, kuna see aitab minimeerida CCI-d, pakkudes kanali kavandamiseks rohkem kanaleid. JOONIS 13.20 DFS radari signaaligeneraator Niisiis, kuidas täpselt DFS töötab? Iga kord, kui AP DFS-kanalil esimest korda käivitub, peab AP raadio kuulama 60 sekundit, enne kui tal lubatakse kanalil edastada. Kui tuvastatakse mõni radariimpulss, ei saa 23 AP seda kanalit kasutada ja peab proovima teist kanalit. Kui esialgse 60-sekundilise kuulamisperioodi jooksul radarit ei tuvastata, võib AP alustada majaka-halduskaadrite edastamist sellel kanalil. Euroopas on reeglid veelgi piiravamad Doppleri ilmaradari (TDWR) kanalite 120, 124 ja 128 puhul. AP peab neil kanalitel „kuulama“ 10 minutit, enne kui saab TDWR sagedusruumis edastada. 802.11 kliendiraadiod peavad samuti järgima radari vältimise reegleid; seetõttu ei saada nad tavaliselt esialgu sonditaotlusi ühelgi DFS-kanalil. Kui kliendiraadiod skannivad DFS-kanaleid ja kuulevad AP-d, mis edastab sellel DFS-kanalil majakat, eeldavad kliendid, et kanalil ei ole radariimpulsse ning nad võivad algatada autentimise ja AP-ga seostamisega. Kui AP-d ja kliendid juba töötavad DFS-kanalil ja tuvastatakse radariimpulss, peavad AP ja kõik seotud kliendid sellelt kanalilt lahkuma. Kui radar tuvastatakse praegusel DFS-sagedusel, teavitab AP kõiki seotud kliendijaamu, et nad liiguksid teisele kanalile, kasutades kanalivahetuse (Channel Switch Announcement, CSA) kaadrit. AP-l ja klientidel on DFS-kanalist lahkumiseks aega 10 sekundit. AP võib saata mitu CSA kaadrit, et tagada kõigi klientide lahkumine. CSA kaader teavitab kliente, et AP liigub uuele kanalile ja et nad peavad minema ka sellele kanalile. Enamikul juhtudel on kanal mitte-DFS-kanal ja väga sageli kanal 36. Mõned tootjad pakuvad WLAN-i administraatorile võimalust määrata DFS-i varukanal. Channel Switch Announcement (CSA), nagu on määratlenud IEEE 802.11h, võimaldab seega AP-l kliente teavitada, et ta lülitub uuele kanalile, enne kui see hakkab sellel kanalil edastama. See võimaldab klientidel, mis toetavad CSA kaadrite tõlgendamist, minna üle uuele kanalile minimaalse teenusekatkestusega. Kui AP vahetab kanalit, reklaamib see kaadrielemendis ID = 37 vastavat teavet, et näidata, millisele kanalile ta ümber lülitub ja millal. See teave aitab kliendil liikuda samale kanalile ja säästab skannimisaega. Kui CSA on lubatud, ei lülitu AP siiski kohe uuele kanalile. Selle asemel saadab see esmalt mitu majakakaadrit (vaikimisi 4), mis sisaldavad CSA teadaannet enne uuele kanalile üleminekut. Näiteks HPE Aruba pääsupunktides saate konfigureerida enne muudatust saadetud teadaannete arvu järgmiselt: ---- rf radio-profile csa csa-count ---- Kui AP ja kliendid lülituvad mitte-DFS-kanalile, ei saa nad vähemalt 30 minuti jooksul eelmisele DFS- kanalile naasta. Üks väljakutse algsele DFS-kanalile naasmisel on see, et pärast 30-minutilist ooteaega peab AP DFS-kanalil uuesti 60 sekundit jälgima, enne kui uuesti edastab. See tähendab, et on vähemalt 60- sekundiline intervall, kui AP ei teeninda kliente. Üks kiibistiku tootja, Broadcom, pakub selle probleemi lahendamiseks lahendust nimega „zero-wait DFS“, kasutades 5 GHz pääsupunkti raadio MIMO 24 raadioahelaid. Näiteks võib 3×3: 3 AP kuulata DFS-kanalil 104 ühe MIMO raadioahelaga, pakkudes samal ajal juurdepääsu klientidele mitteDFS-kanalil 36 koos kahe ülejäänud raadioahelaga. Kui kanal 104 on vaba, võib AP saata kõigile kanalil 36 olevatele klientidele uue kanalivahetuse teate, käskides neil naasta algsele kanalile 104. Veelgi parem, AP võiks kasutada ühte MIMO raadioketti, et kuulata teist DFS-kanalit (näiteks kanal 64). Kui uus DFS-kanal on 60 sekundit vaba, saavad ka kliendid sellele lülituda. Eeliseks on see, et kliendid saavad selle asemel liikuda kanalile 64 ja ei pea kanalile 104 naasmiseks ootama 30 minutit. Ajalooliselt on DFS-kanalite kasutamisel olnud suurim probleem radari valepositiivne avastamise võimalus. Teisisõnu, AP-d tõlgendavad mõnd ebaselget RF-ülekannet valesti radariimpulsina ja hakkavad kanaleid vahetama, kuigi tegelikult selleks vajadus puudub. Hea uudis on see, et enamik ettevõtte WLAN-lahenduste tootjaid suudab valepositiivsete tuvastuste kõrvaldamisel olla tõhus. Nagu varem öeldud, on DFS-kanalite kasutamine alati soovitatav, välja arvatud juhul, kui missioonikriitilised kliendid neid ei toeta. Kui teate, et teie lahenduse läheduses töötab radar, kõrvaldage lihtsalt mõjutatud DFS-kanalid 5 GHz kanaliplaanist. 40 MHZ KANALI DISAIN 802.11n tehnoloogia tutvustas võimalust ühendada kaks 20 MHz kanalit, et luua laiem, 40 MHz kanal. Selline kanali sidumine laiendab tõhusalt sagedusriba, mis tähendab kahekordset andmeedastuskiirust, mis võib olla saadaval 802.11n / ac raadiotele. Nagu on näidatud joonisel 13.21, on sõltuvalt piirkonnast ettevõtte WLAN-i juurutamisel saadaval kokku kaksteist 40 MHz kanalit, mida saab kasutada 5 GHz korduskasutusmustris. JOONIS 13.21 40 MHz kanalid Millised on kanalite sidumise ja 40 MHz kanalite kasutamise eelised ja puudused? Esmapilgul võiks arvata, et kanalite sidumine peaks alati olema lubatud, kuna 802.11n/ac raadiotele on saadaval kõrgemad andmeedastuskiirused. Näiteks 20 MHz kanalil edastatava 3×3:3 MIMO 802.11n raadio suurim potentsiaalne andmeedastuskiirus on 217 Mbit/s. 40 MHz kanalil edastatava 3×3:3 MIMO 802.11n raadio suurim potentsiaalne andmeedastuskiirus on 450 Mbit/s. Pärast nende numbrite vaatamist eeldab enamik administraatoreid, et kanalite sidumine peaks olema vaikimisi lubatud. Kuid paljud WLAN-i pääsupunktide tootjad nõuavad kanali sidumise käsitsi lubamist, kuna kanalite sidumine võib negatiivselt mõjutada WLAN- lahenduse talitlust. 25 Lähme korraks tagasi 20 MHz disaini juurde. Üks 5 GHz kasutamise eeliseid 2,4 GHz asemel on see, et on palju rohkem 5 GHz 20 MHz kanaleid, mida saab kasutada taaskasutusmustris. 2,4 GHz-s saab kasutada ainult kolme 20 MHz kanalit. Ainult kolme 20 MHz kanali kasutamise probleem on see, et alati on mingi hulk kaaskanali häireid, kuigi need kanalid ei kattu. Seetõttu on teatud hulk kandjatundliku ühispöörduse liiasust alati olemas 2.4 GHz sagedusalal lihtsalt sellepärast, et kanaleid ja sagedusruumi pole piisavalt. Sama 20 MHz kanali AP-de tõttu tekkinud liiasust saab 5 GHz-s peaaegu täielikult vältida, kuna kanaleid on siin rohkem. 5 GHz kanali taaskasutusplaan, mis koosneb kaheksast või enamast 20 MHz kanalist, vähendab oluliselt kaaskanalite häireid ja kanaliressursi eraldusega seostuvat liiasust. Nagu on kujutatud joonisel 13.22, kaaluge 40 MHz taaskasutusmustrit, kasutades ainult mitte-DFS-kanaleid U-NII-1 ja U-NII-3 sagedusalades. On olemas ka nelja kanaliga 40 MHz laiuste kanalitega taaskasutusmuster. Kuigi 802.11n/ac raadiote läbilaskevõime on kahekordistunud, suureneb kandjatundliku ühispöörduse liiasus, sest 40 MHz kanaleid on ainult neli ning sama 40 MHz kanali pääsupunktid ja kliendid „kuulevad“ tõenäoliselt üksteist. Kandjatundliku ühispöörduse liiasusel võib olla üsna tugev negatiivne mõju ja see võib negatiivses mõttes kompenseerida jõudluse suurenemise, mida täiendav ribalaius võib pakkuda. JOONIS 13.22 40 MHz kanalite taaskasutus – 4 kanalit Teine probleem kanalite sidumisel on see, et tavaliselt põhjustab see kõrgemat mürataset umbes 3 dB võrra. Kui mürapõrand on 3 dB kõrgem, siis SNR on 3 dB madalam, mis tähendab, et raadiod võivad lülituda väiksemale MCS-i tasemele ja seega lülituda väiksema modulatsioonisügavusega edastusele. Paljudel juhtudel kompenseerib ka see osaliselt ribalaiuse suurenemist, mida 40 MHz sagedusruum pakub. Niisiis, kas peaksite kasutama kanalite sidumist või mitte? Kui saadaval on neli või vähem 40 MHz kanalit, ei pruugi te soovida kanalite sidumist sisse lülitada, eriti kui 5 GHz raadiod edastavad suurema võimsusega. Kui enamik WLAN-i kliente ei toeta kanalite sidumist, pole põhjust seda võimalust üldse lubada. Näiteks varasemad versioonid 802.11n nutitelefone ja tahvelarvuteid ei toeta kanalite sidumist. Isegi juhul kui kõik 802.11n kliendid toetavad 40 MHz kanalite sidumist, oleks jõudluse testimine väga soovitatav, kui kasutusele võetakse ainult neli 40 MHz kanalit. Kui aga DFS-sagedusalad on lubatud, on saadaval rohkem 40 MHz kanaleid; seetõttu on saadaval palju parem taaskasutusmuster, mis vähendab ühispöördusest tulenevat liiasust. Oluline on see, et kliendiraadiod peavad toetama DFS-i ja toetama kanalite sidumist. Joonisel 13.23 on kujutatud 40 MHz kanali 26 taaskasutusmustrit, mis koosneb 12 kanalist, sealhulgas DFS-kanalitest. Selles näites vähendatakse CCI-d, kuna kanaleid on rohkem. JOONIS 13.23 40 MHz kanalite taaskasutus – 12 kanalit Paljud WLAN-i spetsialistid soovitavad enamikus 5 GHz WLAN-disainides kasutada 20 MHz kanaleid, mitte 40 MHz kanaleid. Kuid 40 MHz kanali juurutamine võib toimida hoolika planeerimisega ja järgides mõnda üldreeglit: Nelja või vähema 40 MHz kanali kasutamisest taaskasutusmustris ei piisa. Kasutage 40 MHz kanaleid ainult siis, kui on võimalik käiku võtta DFS-kanalid. DFS-kanalite lubamine annab rohkem sagedusruumi ja seega rohkem kättesaadavaid 40 MHz kanaleid taaskasutusmustri jaoks. Ärge laske AP-raadiotel täisvõimsusel edastada. Saatevõimsuse tase 12 dBm või madalam on enamikus sisekeskkondades tavaliselt enam kui piisav. Seinad peaksid olema kiirgustakistavast materjalist, et sumbumine oleks suurem ja CCI väiksem. Tuhaplokist, tellistest või betoonist seinad nõrgendavad signaali min 10 dB. Kipsplaat aga nõrgendab signaali vaid umbes 3 dB võrra. Kui kasutuselevõtt on mitmekorruseline keskkond, kaaluge 40 MHz kanalite mittekasutamist, välja arvatud juhul, kui korruste (laepaneelid) pakuvad märkimisväärset summutust. Standard IEEE 802.11ac toob sisse 80 MHz ja isegi 160 MHz kanalite moodustamise 5 GHz sagedusalas. Rääkimata uuematest standarditest, kus ribalaiuseks on 320 MHz. Seega - ehkki 802.11ac raadiotega on saadaval 80 MHz ja 160 MHz kanalid, ei tohiks neid ettevõtluses enamasti kasutada. 80 MHz ja 160 MHz kanalirakendused ei skaleeru ettevõtte WLAN-lahendustes, sest selleks lihtsalt ei ole piisavalt sagedusruumi. Jõudluse tase langeb märkimisväärselt, kui 80 MHz kanaleid kasutatakse mitmes AP-s. 80 MHz ja laiemat kanalit on mõistlik kasutada ainult ühe AP jaoks isoleeritud piirkonnas, näiteks linnast väljas asuvas eramajas. STAATILISED KANALID JA SAATEVÕIMSUS VS. ADAPTIIVNE RF Tõenäoliselt on WLAN-i disaini puhul kõige enam arutatud teema see, kas kasutada AP-de jaoks staatilisi kanali- ja võimsusseadeid võrreldes adaptiivsete kanali- ja toiteseadete kasutamisega. Raadioressursside haldamine (ingl k Radio Resource Management, RRM) on tööstusharu standardtermin, mida kasutatakse 27 pääsupunktide automaatse ja adaptiivse võimsuse ning kanalikonfiguratsiooni kirjeldamiseks. WLAN-i tarnija AP-d saavad oma konfiguratsiooni dünaamiliselt muuta, tuginedes pääsupunkti raadiotest kogutud kogunenud raadiosageduslikule teabele. Kogutud raadiosagedusliku teabe põhjal kohandavad pääsupunktid oma võimsuse ja kanali seadeid, muutes adaptiivselt raadiosageduslikke levialasid. Raadioressursside haldamist nimetatakse ka adaptiivseks raadiosageduseks. Rakendamisel pakub RRM automaatset kärje suuruse ning raadiosageduskeskkonna automaatset jälgimist ja optimeerimist, mida saab kõige paremini kirjeldada kui iseorganiseeruvat traadita kohtvõrku. Enamikul RRM-protokollidel on ka lukustusvõimalus, kui kanalid ja toide on AP-de vahel automaatselt määratud. Mõned RRM-protokollid võtavad arvesse ka 802.11k kliendiandmeid, mis on kogutud seotud klientidelt, kes toetavad 802.11k funktsioone. RRM-mehhanismid on enamasti tootjaomased ja iga WLAN-i tootja kasutab adaptiivsete raadiosageduslike võimaluste jaoks oma protokolli. Igal WLAN-i tootjal on tõenäoliselt ka tehnoloogia jaoks oma turundusnimi. RRM on sisuliselt juhttasandi mehhanism. AP-kanali ja saatevõimsuse seadetes adaptiivsete muudatuste tegemise otsus võidakse jaotada pääsupunktide vahel või tsentraliseerida WLAN-kontrollerisse või pilvepõhisesse juhtimissüsteemi. Jällegi on igal WLAN-i tootjal oma adaptiivne RF-protokoll; kanali ja võimsuse seadete automaatne määramine põhineb aga täiendaval liiasusel, nagu on määratletud tootja RRM-algoritmidega. Joonisel 13.24 on kujutatud ühe WLAN-i tootja RRM-i kuluarvutused. JOONIS 13.24 Adaptiivse raadiosagedusliku liiasuse arvutamine RRM-tehnoloogia on saavutanud laialdase heakskiidu, sest peaaegu kõik WLAN-i tootjad pakuvad mingit adaptiivset RF-lahendust. Paljudel tootjate klientidel on olnud suurepärane edu adaptiivsete raadiosageduslike juurutustega. Väga sageli väidavad erinevate WLAN-i tootjate müügiesindajad, et WLAN-i disain ei ole nende RRM-lahenduse dünaamilise ja iseorganiseeruva olemuse tõttu enam vajalik. Sellegipoolest, kuigi adaptiivne raadiosagedustehnoloogia on viimastel aastatel läbinud pika tee, võimaldades AP-del keskkonnaga kohaneda, ei asenda RRM mingil juhul korralikku WLAN-disaini. Manuaalne ja/või prognoosiv mudeluuring peaks olema esimene tööplaan enne kasutuselevõttu. Seejärel tuleks teostada võrguprojekti paigaldamine ja valideerimine. Adaptiivseid raadiosageduslikke võimalusi kasutatakse pärast juurutamist, et automaatselt teha vajalikke kanali- ja võimsusmuudatusi reaalajas, dünaamiliselt muutuvas töökeskkonnas. Nagu varem mainitud, on RRM-i kasutamine staatilise kanali ja võimsuse disaini suhtes sageli väga tuline arutelu. Paljud „vana kooli“ WLAN-i spetsialistid eelistavad AP-de kõigi kanali- ja toiteseadete käsitsi 28 seadistamist, selle asemel, et tugineda adaptiivsele protokollile. Teised spetsialistid eelistavad kasutada ainult RRM-i. Kas peaksite kasutama RRM-i või minema üle staatilistele sätetele? Vastus sõltub tõesti WLAN-i professionaali eelistustest, asjatundlikkusest ja WLAN-i disaini tüübist. Kohanduvad raadiosageduslikud võimalused on vaikimisi sisse lülitatud enamikus WLAN-i tootja AP-des. RRM-i algoritmid paranevad aasta-aastalt pidevalt. Enamik WLAN-i ärikliente kasutab RRM-i, kuna seda on lihtne juurutada. RRM on tavaliselt eelistatud meetod tuhandete AP-dega ettevõtete juurutustes. Siiski tuleks hoolikalt kaaluda staatiliste kanali- ja võimsusseadete kasutamist keerukates raadiosageduslikes keskkondades. Enamik WLAN-i tootjaid soovitab aga oma väga suure tihedusega juurutusjuhendites kasutada staatilist võimsust ja kanaleid, eriti kui kasutatakse suundantenne. Me ei hakka siinkohal arutama RRM-i plusse ja miinuseid võrreldes staatilise konfiguratsiooniga. Proovige mõelda adaptiivsest RF-ist kui ühest tööriistast oma arsenalis WLAN-i juurutamiseks. Teil on alati võimalus käsitsi seadistada iga AP kanali- ja toiteseaded. Olenemata sellest, milline meetod on valitud, on alati nõutav hästi läbimõeldud WLAN-i disaini- ja valideerimisuuring. ÜHE KANALIGA ARHITEKTUUR Vähemalt kolm WLAN-i tootjat - Fortinet, Allied Telesys ja Ubiquiti Networks – pakuvad alternatiivset konfiguratsiooni WLAN-kanali disainlahendusele, mida tuntakse ühekanalilise arhitektuurina (ingl k Single Channel Architecture, SCA). Kujutage ette WLAN-võrku, kus on mitu pääsupunkti, mis kõik edastavad samal kanalil ja kõik jagavad sama BSSID-d. Ühe kanaliga arhitektuur on täpselt see, mida te just ette kujutasite. Kliendijaamad näevad edastusi ainult ühel kanalil, millel on üks SSID (loogiline WLAN- identifikaator) ja üks BSSID (2. kihi identifikaator). Kliendijaama seisukohast on olemas ainult üks pääsupunkt. Seda tüüpi WLAN-arhitektuuris saab kõiki võrgu pääsupunkte kasutada ühel kanalil 2,4 GHz või 5 GHz sagedusalades. Üles- ja allalüli edastusi koordineerib WLAN-kontroller ühel 802.11 kanalil nii, et kaaskanali häirete mõju oleks minimaalne. Arutagem kõigepealt ühtset BSSID-d. Ühe kanaliga arhitektuur koosneb WLAN-kontrollerist ja mitmest kontrolleripõhisest pääsupunktist. Nagu on näidatud joonisel 13.25, on igal AP-l oma raadio oma MAC- aadressiga; kuid neil kõigil on ühine virtuaalne BSSID, mida edastatakse kõigist pääsupunktidest. Kuna mitu pääsupunkti reklaamivad ainult ühte virtuaalset MAC-aadressi (BSSID), usuvad kliendijaamad, et nad on ühendatud ainult ühe pääsupunktiga, kuigi nad võivad rändluses kasutada mitut füüsilist AP-d. Varem väitsime, et kliendid teevad rändlusotsuseid. Ühe kanaliga arhitektuurisüsteemis (SCA) arvavad aga kliendid, et nad on seotud ainult ühe AP-ga, nii et nad ei algata kunagi 2. kihi rändlusvahetust. Kõiki rändluse jaotusi haldab keskne WLAN-kontroller. 29 JOONIS 13.25 Ühe kanaliga arhitektuur Nagu näidatud joonisel 13.26, on peamine eelis see, et klientidel on null jaotusaega ja rändlusaegadega seotud latentsusprobleemid on lahendatud. SCA lahenduste kasutatav virtuaalne AP on potentsiaalselt suurepärane kooslus VoWiFi telefonide ja 802.1X/EAP lahendustega. Nagu me varem arutasime, võib EAP autentimisprotsessi keskmine aeg olla 700 millisekundit või kauem. Iga kord, kui kliendijaam rändab uude pääsupunkti, on 802.1X/EAP turbelahenduse juurutamisel vaja uuesti autentida. VoWiFi nõuab rändluse jaotust 150 ms või vähem. Virtuaalne BSSID välistab vajaduse uuesti autentimise järele, kui ta füüsiliselt ühekanalilises arhitektuuris rändleb. Klient ei algata taasühendamise vahetust - seega on vaja ka null üleandmisaega. JOONIS 13.26 Null üleandmisaeg Varasemast teame, et kliendijaamad teevad rändlusotsuse MCA (ingl k Multi-Channel Architecture) keskkonnas. Kliendijaamad ei tea aga, et nad rändlevad SCA keskkonnas. Kliendid peavad endiselt olema mobiilsed ja edastama 2. kihi sidet füüsiliste pääsupunktide vahel. Kõik kliendirändluse mehhanismid on nüüd lahendatud WLAN-kontrolleril ja kliendipoolsed rändlusotsused on kõrvaldatud. Kõiki jaamaühendusi hoitakse SCA WLAN-kontrolleril ja SCA kontroller haldab kõiki AP-sid. SCA kontroller määrab ainulaadsele pääsupunktile vastutuse allalüli edastuste käitlemise eest igas üksikus kliendijaamas. Kui kontroller võtab vastu kliendi sissetulevad edastused, hindab SCA kontroller kliendi edastuste RSSI väärtusi. 30 Sissetulevate RSSI mõõtmiste põhjal saab SCA kontroller eraldada allalüli edastamiseks konkreetse AP. Klient usub, et see on seotud ühe AP-ga. Kuid klient liigub erinevate füüsiliste AP-de vahel, tuginedes kontrolleri poolt hinnatud RSSI mõõtmistele. Ühe kanaliga arhitektuuri üks suur eelis on see, et külgnevate kanalite häired pole enam probleem. Kui kõik pääsupunktid asuvad samal kanalil, ei saa olla sageduse kattumist ja seega ka külgneva kanali häireid. Õigustatud küsimus SCA WLAN-lahenduse kohta on aga järgmine: Miks ei esine kaaskanali häireid, kui kõik AP-d on samal kanalil? Vastus on, et kaaskanali häireid esineb endiselt; kuid WLAN-kontroller üritab seda tsentraalselt hallata, planeerides AP-de edastusi üksteise piires. Kui kõik AP-d asuvad MCA traadita võrgus samal kanalil, tekib tarbetu pöörduse juhtimisest tulenev liiasus. Tüüpilises MCA keskkonnas on igal pääsupunktil unikaalne BSSID ja eraldi kanal ning iga AP levialakärg on ühtne põrkedomeen. Ent SCA traadita keskkonnas haldab põrkedomeene dünaamiliselt SCA kontroller, mis põhineb RSSI algoritmidel. Kontroller tagab, et samal kanalil üksteise lähedal asuvad seadmed ei edastaks samal ajal. Enamik SCA tootjate kasutatavaid mehhanisme on tootjaomased ja väljaspool käesoleva konspekti ulatust. Paljude aastate jooksul olid just eelkirjeldatud protseduurid konkurentsieeliseks SCA ettevõtetele, kes müüsid lahendust VoWiFi rakendustesse. Kuid tänu WWM-i määratletud QoS-mehhanismide laialdasele aktsepteerimisele ja Voice-Enterprise'i määratletud kiiretele turvalistele rändlusmehhanismidele kasutatakse VoWiFi-d nüüd laialdaselt traditsioonilisema MCA arhitektuuri raames. Suuremad SCA-tootjad pakuvad ka võimalust keelata SCA ja kasutada mitut kanalit, nagu kõik teised tootjad. Ühe kanaliga arhitektuuri peamine puudus on võimsuse haldamise küsimus, sest saadaval on ainult üks kanal. 2.4 GHz SCA juurutamisel saab kolme kanali ja kolme virtuaalse BSSID-i abil paigutada mitu AP-d. Ühispaiknemise disaini ühe kanaliga arhitektuuris nimetatakse sageli kanali kihistamiseks. Iga kihti mitmest AP-st, mis töötavad ühel kanalil ja kasutavad sama virtuaalset BSSID-d, nimetatakse kanalikomplektiks või kanalivahemikuks. Kuigi see võib teoreetiliselt tunduda hea ideena, ei ole enamik kliente nõus maksma kolme ühispaikneva pääsupunkti eest kõikjal, kus leviala on vajalik. Teine võimalik puudus SCA arhitektuuris on see, et põrkedomeen võib olla väga suur. Kuigi AP-edastusi koordineerib SCA-kontroller, et minimeerida kokkupõrkeid teiste AP-dega, võivad mõned SCA-tehnoloogia rakendused olla väga tootjaomased ja pole mingit garantiid, et kliendi edastusi saab igas olukorras täiuslikult juhtida. Teatud tootjatega on võimalik kombineerida mõlemat meetodit ja kasutada SCA eeliseid teatud asukohtades või võrgusegmentides ning kasutada traditsioonilisemat mitmekanalilist arhitektuuri (MCA) teistes piirkondades. Näiteks võib SCA olla pühendatud VoWiFi-le ja suurele liikuvusele 2.4 GHz sagedusalas, samas kui MCA-d võidakse kasutada 5 GHz sagedusalas, et kasutada ära suuremat ribalaiust ja mahtu andmekesksete klientide jaoks. Võimsuse kavandamine Kui traadita võrk on juba loodud, on kaks mõistet, mis tavaliselt üksteisega konkureerivad – võimsus ja leviulatus. Traadita võrkude disaini algusaegadel oli tavaliseks praktikaks paigaldada pääsupunkt, mille võimsus oli seatud maksimaalsele tasemele, et pakkuda võimalikult suurt leviala. See oli tavaliselt 31 vastuvõetav, kuna traadita seadmeid oli väga vähe. Samuti olid pääsupunktid väga kallid, nii et ettevõtted püüdsid kõige vähem pääsupunkte kasutades pakkuda kõige rohkem leviulatust. Levinud küsimus, mida sageli küsitakse, on: "Kui suur on AP leviala?" Teoreetiliselt liigub RF-signaal igavesti vabas ruumis; õige vastus sellele küsimusele on aga see, et AP "efektiivne" vahemik sõltub tõesti rajatise sumbumiskeskkonnast. Veelgi olulisem on see, et AP efektiivne ulatus peaks tõesti põhinema kliendi vaatest tunnetatavale kogemusele. Teisisõnu, leviala ei tähenda ainult kliendi ühenduvust, vaid ka klientide jõudlust. Efektiivne leviala tähendab, et klientseadmed saavad tõhusalt rändlust kasutada ja suhelda AP-ga koos paljude teiste klientidega, kasutades seejuures suurt andmeedastuskiirust. Traadita seadmete levikuga on võrgu disain algusaegadest alates drastiliselt muutunud. WLAN-lahendusi on harva disainitud rangelt töökauguse ja leviulatuse vaatenurgast. Selle asemel on enamik WLAN-e loodud, keskendudes peamiselt kliendi etteantud võimsuse vajadustele. See ei tähenda, et leviulatuse disaini nüüd ignoreeritakse. Peate ikkagi planeerima –70 dBm või parema vastuvõtusignaali, kõrge SNR-i, sujuva rändluse ja korraliku kanali taaskasutusmustri. Tegelikult mõjutab see, kuidas te leviulatuse jaoks kujundate, ka võimsusvajadusi. Nagu eelnevalt mainitud, ei ole täieliku saatevõimsuse jaoks konfigureeritud AP-d enam ideaalsed. Kolm AP-d, mis edastavad 100 mW juures, võivad pakkuda –70 dBm leviala 300 ruutmeetrise rajatise jaoks, kuid mis juhtub siis, kui sellel 300 ruutmeetril peaks 1000 või enam klientseadet WiFi-ühendust soovima? WLAN-lahenduse läbilaskevõime, mida kolm AP-d saaksid pakkuda, ei vasta lihtsalt sel juhul oodatavale kliendiliikluse mahunõuetele. AP saatevõimsuse reguleerimist efektiivse leviala piiramiseks nimetatakse kärjesuuruseks ja see on üks levinumaid meetodeid kliendi võimsusvajaduste rahuldamiseks. Tüüpilised siseruumides kasutatavad WLAN-i juurutused on kavandatud nii, et AP-d on seatud umbes neljandiku kuni ühe kolmandiku saatevõimsuse tasemele. Suurem kasutaja- ja klienditihedus võib nõuda, et AP saatevõimsus oleks seatud madalaimale seadistusele 1 mW. Teisisõnu, võimsusvajaduste rahuldamiseks on vaja rohkem AP-sid ja seetõttu tuleb AP saatevõimsust vähendada. AP-de saatevõimsuse piiramine aitab vähendada ka AP-de põhjustatud CCI-sid, millel on otsene mõju jõudlusele. Suure kasutajate ja klientide tihedusega WLAN-id on muutumas suuremaks mureks klientide populatsiooni plahvatuse tõttu. WiFi-võrgud ei tähenda enam ainult traadita sülearvutiühendust. Enamik kasutajaid soovib nüüd ettevõtte WLAN-iga ühenduse luua mitme seadmega, sealhulgas tahvelarvutite ja nutitelefonidega, millel on WiFi-raadiod. Õnneks on 802.11n / ac tehnoloogia suurem ribalaius nüüd võimekam, et tulla toime rohkemate klientidega; Kuid isegi 802.11n / ac pääsupunktid võib ilma korraliku võimsuse kavandamiseta üle koormata. SUUR TIHEDUS Termineid suure tihedusega (HD) ja väga suure tihedusega (VHD) kasutatakse sageli WLAN-i võimsuse kavandamise ja planeerimise arutamisel. Erinevatel WLAN-i inseneridel on erinevad arvamused selle kohta, mis on suure tihedusega WLAN; kuid kliendiseadmete rohkuse tõttu tuleks enamikku WLAN-lahendusi 32 vaikimisi pidada suure tihedusega lahenduseks. Terminoloogia mõningase selguse huvides võib suure tihedusega WLAN-e tavaliselt kirjeldada kolme erineva stsenaariumina: Suur tihedus Peaaegu kõik WLAN-id on suure tihedusega (HD) keskkonnad, mis on tingitud paljude kasutajate mitme seadme omamisest. Keskmine inimene võib soovida luua ühenduse ettevõtte WLAN-iga, millel on kuni kolm või neli WiFi-seadet. Ilmselt sõltub kliendiseadmete tihedus ka kasutajate arvust. Enamik tiheda liiklusega keskkondi koosneb mitmest piirkonnast, kus rändlus on samuti esmatähtis. AP-sid kasutatakse paljudes erinevates ruumides, mille seinad aitavad sageli kaasa erinevatele sumbumistasemetele. Väga suur tihedus Iga WLAN-keskkonda, kus on tohutult palju inimesi ühes avatud piirkonnas, nimetatakse sageli väga suure tihedusega (VHD) WLAN-lahenduseks. Peamisteks näideteks on auditooriumid, gümnaasiumid, kohvikud jne. Enamikul VHD keskkondadel pole seinu, mis pakuksid sumbumist. Kõik AP-d kuulevad tõenäoliselt üksteist avatud ruumis. Väga suure tihedusega WLAN-i disain on üsna keeruline ja erineb standardsetest suure tihedusega, seintega keskkondadest. Nagu käesolevas peatükis hiljem arutatud, nõuab VHD-keskkond levialade pakkumiseks tavaliselt suundantenne. Ülisuur tihedus Ülisuure tihedusega WLAN on määratletud kui keskkond, kus on kümneid tuhandeid kasutajaid ja seadmeid, mis kõik asuvad samas ruumis. Parimad näited ülisuure tihedusega WLAN-ist on staadionid ja spordiareenid. Seda tüüpi keskkondade kavandamine nõuab kogenud WLAN-i spetsialiste, kellel on kogemusi staadioni WiFi-disaini alal. Igivana küsimus, mida WLAN-i kliendid alati küsisid, on: mitu klientseadet saab AP-raadioga ühenduse luua? Õige vastus on, et see sõltub. See vastus ei meeldi kellelegi, kuid muutujaid on lihtsalt liiga palju, et anda alati sama vastus mis tahes WLAN-i tootja AP puhul. Ettevõtte WLAN-raadio vaikesätted võivad lubada kuni 100–250 kliendiühendust. Kuna enamik ettevõtte AP-sid on kahesageduslikud nii 2,4 GHz kui ka 5 GHz raadioga, võiks teoreetiliselt ühe AP raadiotega seostada 200–500 klienti. Kuigi AP-raadioga võib ühenduda rohkem kui sada seadet, ei ole need numbrid pooldupleksse side ning ühiskasutatava füüsilise kandja olemuse tõttu aktiivsete seadmete jaoks realistlikud. Nii paljude klientseadmete jõudlusvajadusi ei rahuldata ja kasutajakogemus on kehv. Arusaam on, et Wi-Fi on "aeglane". Kui pääsupunkt kasutab 802.11n/ac raadioid 20 MHz kanalitega, kehtib olenemata tootja tehnilisse spetsifikatsiooni kirjutatud soovitusest rusikareegel, et iga raadiomoodul võiks toetada 35–50 aktiivset seadet, kui tegu on keskmist tüüpi kasutuskoormusega, näiteks veebisirvimise ja e-posti kontrollimine. Kuid need arvud võivad suuresti erineda, sõltuvalt mitmesugustest muutujatest. Järgmised kolm küsimust on pigem kõige olulisemad. 33 Millist tüüpi rakendusi WLAN-is kasutatakse? Nagu varem öeldud, on realistlik 35–50 aktiivset WiFi-seadet raadio kohta, mis suhtleb kahesagedusliku 802.11n / ac pääsupunkti kaudu, keskmise koormatusega, rakendusteks näiteks veebisirvimine ja e-post. Kuid läbilaskenõudlikud rakendused, näiteks kõrglahutusega video voogesitus, muudavad olukorda. Erinevad rakendused nõuavad erinevat TCP läbilaskevõimet, nagu on näidatud tabelis 13.2. TABEL 13.2 Rakendused ja TCP läbilaskevõime tarbimine Rakendus Nõutav läbilaskevõime E-posti/veebisirvimine 500 kbps kuni 1 Mbit/s Printimine 1 Mbit/s SD video voogesitus 1 Mbit/s kuni 1,5 Mbit/s HD-video voogesitus 2 Mbit/s kuni 5 Mbit/s Kui palju kasutajaid ja seadmeid on oodata? Kasutajate kohta tuleb esitada kolm olulist küsimust. Esiteks, kui palju kasutajaid vajab praegu traadita juurdepääsu ja kui palju WiFi-seadmeid nad (iga kasutaja eraldi võetuna) kasutavad? Teiseks, kui palju kasutajaid ja seadmeid võib tulevikus vajada traadita juurdepääsu? Need kaks esimest küsimust aitavad teil alustada adekvaatset planeerimist seadmete mõistliku suhtarvu kohta pääsupunkti jaoks, võimaldades samal ajal ka tulevast kasvu. Kolmas väga oluline küsimus on, kus on kasutajad? Korraldage kliendi esindajaga nõupidamine ja märkige hoone põhiplaanil eraldi ära kõik suure kasutajatihedusega alad. Näiteks võib ühel ettevõttel olla kontoreid, kus on ainult 1 või 2 inimest toa kohta, samas kui teises ettevõttes võib olla 30 või enam inimest ühises ruumis, mis on eraldatud klaasseintega. Teised näited suure kasutajatihedusega piirkondadest on kõnekeskused, klassiruumid ja loengusaalid. Peaksite alati planeerima valideerimisuuringu läbiviimist siis, kui kasutajad on kohal, mitte töövälisel ajal. Inimkehade kõrge kontsentratsioon võib neeldumise tõttu RF-signaali nõrgendada. Mis tüüpi klientseadmed WLAN-iga ühenduvad? Pidage alati meeles, et kõik kliendiseadmed ei ole võrdsed. Paljud kliendiseadmed tarbivad MIMO väiksemate ahelate arvu tõttu rohkem eetriaega. Näiteks vanem 802.11n tahvelarvuti, millel on 1×1:1 MIMO raadio ning mis edastab 20 MHz kanalil, võib saavutada andmeedastuskiiruse 65 Mbit/s, TCP läbilaskevõimega 30 Mbit/s kuni 40 Mbit/s. 802.11n tahvelarvuti, millel on 20 MHz kanalil edastatav 2×2:2 MIMO raadio, võib saavutada andmeedastuskiiruse 130 Mbit/s, TCP läbilaskevõimega 60–70 Mbit/s. Paljudel sülearvutitel on ka 3×3:3 MIMO võimalused ja seega on need võimelised suuremaks andmeedastuskiiruseks. Suurem osa uuematest nutitelefonidest ja tahvelarvutitest on nüüd aga vähemalt 34 2×2:2 MIMO võimelised. Asi on selles, et väiksema MIMO-võimekusega seadmed kulutavad sideks rohkem eetriaega ja mõjutavad seetõttu mis tahes WLAN-i kogujõudlust. AP suudab tõhusalt teenindada suuremal arvul samaaegseid 2×2:2 MIMO kliente, erinevalt pärand-1×1:1 MIMO klientidest, kes töötavad väiksema andmeedastuskiirusega. Ettevõtte juurutused nõuavad peaaegu alati mingil tasemel tagasiühilduvust, et pakkuda juurdepääsu vanematele 802.11a/b/g raadiotele, mida leidub pihuarvutites, VoWiFi telefonides või vanemates sülearvutites. Mõned WLAN-lahenduste ennustavad modelleerimisvahendid, näiteks Ekahau saidiuuringurakendus, võimaldavad teil hoone põrandaplaanil määrata konkreetseid suure tihedusega alasid. Nagu on näidatud joonisel 13.27, saate igas piirkonnas määratleda seadmete arvu, seadmete tüübid ja ka selle, millist tüüpi rakenduste liiklust on oodata. Modelleerimistarkvara algoritmid kohandavad nende muutujate põhjal AP paigutust, võimsust ja kanali seadeid, täites samal ajal leviulatuse nõudeid. Kui olete kindlaks määranud kasutatavate seadmete tüübid ja rakenduste tüübid, saate seejärel välja arvutada eetriaja hõivatuse määra. Näiteks 20 MHz kanalil edastav Apple iPad suudab luua ühenduse andmeedastuskiirusega 65 Mbit/s ja võib saavutada maksimaalselt 30 Mbit/s TCP läbilaskevõime. IPadis töötav 2 Mbit/s videorakendus tarbib 6,67 protsenti 20 MHz kanali eetriajast (2 Mbit/s ÷ 30 Mbit/s = 6,67%). 2×2:2 MIMO sülearvuti, mis edastab 20 MHz kanalil, suudab luua ühenduse andmeedastuskiirusega 130 Mbit/s, võib saavutada maksimaalse TCP läbilaskevõime ligi 70 Mbit/s. Samas sülearvutis töötav 2 Mbps HD-videorakendus tarbib umbes 2,86 protsenti eetriajast (2 Mbps ÷ 70 Mbps = 2,86%). JOONIS 13.27 Tihedust ennustav modelleerimine Kui olete eetriaja hõivatuse määra kindlaks määranud, saate seejärel arvutada aktiivsete seadmete arvu, mida AP-raadio peaks toetama. WiFi-ekspert Andrew von Nagy soovitab nende arvutuste jaoks mitmeid häid valemeid. 802.11 pääsupunkti peetakse täielikult koormatuks umbes 80 protsendil eetriaja kasutamisest. Ühe AP-raadio toetatud seadmete arvu hindamiseks jagage seadme kohta vajalik individuaalne eetriaeg 80 protsendiks: 35 80 ÷ ühe seadme eetriaja tarbimine = # seadmed AP raadio kohta Näiteks iPadides töötav 2 Mbps HD-videorakendus tarbib 6.67 protsenti seadme eetriajast. Seetõttu 80 ÷ 6.67 = 12 iPadi, mis võiksid rakendust samaaegselt käivitada 20 MHz kanalil ühe 802.11n/ac AP raadio kaudu. AP-l on tõenäoliselt 2,4 GHz ja 5 GHz raadio; seetõttu võiksid 24 iPadi käitada sama HD- videorakendust ühe AP kaudu, kui seadmed oleksid kahe sageduse vahel tasakaalus. Sama sülearvutites töötav 2 Mbps HD-videorakendus tarbis 2,86 protsenti seadme eetriajast. Seetõttu 80 ÷ 2.86 = 28 sülearvutit, mis võiksid mõeldavalt käivitada rakenduse samaaegselt 20 MHz kanalil ühe 802.11n/ac AP-raadio kaudu. Vajalike AP-raadiote arvu arvutamiseks korrutage kliendiseadmete arv eetriaja hõivamise protsendiga ja jagage seejärel 80 protsendiga: (# seadmetest × ühe seadme eetriaja tarbimise %) ÷ 80% = AP-raadiote arv Näiteks (150 iPadi × 6,67%) ÷ 80% = 12,5 AP raadiot. Seetõttu saaksid seitse kaheribalist AP-d piisavalt hakkama 150 iPadiga samaaegselt, kasutades väga suure ribalaiusega rakendust. Mis siis, kui vajate ka 150 sülearvutit, mis kasutavad sama voogesitusrakendust iPadidega samas piirkonnas? Arvuta (150 sülearvutit × 2, 86%) ÷ 80% = 5, 36 AP raadiot. Seetõttu vajate tõenäoliselt veel kolme kahesageduslikku pääsupunkti. Kokku 10 kaheribalist 802.11n AP- d, mis edastavad 20 MHz kanalitega, saaksid hakkama samaaegsete 1 Mbit/s HD-videovoogudega 150 iPadile ja 150 sülearvutile. Mitu AP-d toa kohta? Võimsusvajadustest lähtuvalt tuleb arvesse võtta ka asukohta, kus AP-d on füüsiliselt paigaldatud. Mõnel hoone suurel alal võib olla ainult kaks või kolm kasutajat, kes vajavad WiFi-ühendust. Seevastu teistes piirkondades, näiteks auditooriumis, võib olla sadu kasutajaid ja seadmeid, mis vajavad WiFi-ühendust. Paljudes kasutusvaldkondades, näiteks K-12 hariduses, on võimsusnõuete tõttu muutunud tavaliseks ühe AP kasutuselevõtt ruumi kohta. Pange tähele, et üks AP klassiruumi kohta K-12-s võib olla ka täiesti tarbetu. Üks AP iga kahe või kolme klassiruumi kohta võib olla piisav mahutavuse vajaduste rahuldamiseks. Kui palju AP-sid on vaja, sõltub nii võimsusnõuetest kui ka klientide tingimustest. Kas peate igas toas kasutama ühte AP-d? See sõltub taas seadmete arvust, seadmete tüübist ja rakenduste liiklusest. Kuid paljudes hariduskeskkondades on levinud keskmiselt 70 või enam WiFi-seadet klassiruumi kohta. Nagu on näidatud joonisel 13.29, on õige AP paigutuse, väikese saatevõimsuse ja kanali taaskasutuse korral teostatav ühe AP kasutuselevõtt ruumi kohta 5 GHz raadiote abil. 5 GHz raadiosaatevõimsus on tavaliselt 9 dBm (8 mW) või vähem ning enamikul juhtudel on soovitatav kasutada 20 MHz kanaleid. Seinad peavad olema valmistatud paksust materjalist, näiteks betoonist või tellistest, et võimaldada sumbumist ja aidata piirata CCI-d. 36 JOONIS 13.29 Üks AP toa kohta – 5 GHz Märkate joonisel 13.29 , et CCI vältimiseks on 5 GHz kanali taaskasutuskava abil kasutusele võetud kokku 20 AP-d. Enamik AP-sid on kahe sagedusega ja neil on ka 2,4 GHz raadio. Kuna kanaleid on ainult kolm ja nende 20 AP-de läheduse tõttu tuleks enamik 2.4 GHz AP-raadioid CCI minimeerimiseks keelata. Suure tihedusega juurutustes on muutunud väga tavaliseks, et kahesageduslikes AP-des keelatakse igast kolmest kaks või isegi kolm igast neljast 2,4 GHz raadiost. Enamikul juhtudel on kolm või neli 2,4 GHz raadiot enam kui piisavad, et tagada 2,4 GHz jaoks vajalik leviala samas ruumis, kus kakskümmend 5 GHz raadiot tagavad suurema osa võimsusvajadusest. Enamik WLAN-i tootjaid rakendab patenteeritud koormuse tasakaalustamist, antenni peakiire juhtimist ja muid MAC-kihi mehhanisme, et veelgi aidata võimsusvajadusi suure tihedusega kasutajakeskkonnas. Kliendi võimsuse nõuetekohasel planeerimisel tuleb hoolikalt kaaluda, millised kliendid ja kui palju neist ühenduvad 2,4 GHz sagedusalaga ja kui paljud ühenduvad 5 GHz sagedusalaga. Arvesse tuleks võtta ka sagedusribade ja üksikute rakenduspunktide vahelist koormust tasakaalustavaid kliente. SAGEDUSALA JUHTIMINE (Band Steering) Litsentseerimata 5 GHz sagedusspekter pakub WiFi-side jaoks palju eeliseid litsentsimata 2,4 GHz sagedusspektri ees. 5 GHz U-NII sagedusalad pakuvad laiemat sagedusruumi ja palju rohkem kanaleid. Korralik 5 GHz kanali taaskasutusmuster, mis kasutab mitut kanalit, vähendab oluliselt ühiskanali häiretest põhjustatud pöördusalgoritmi liiasuse kasvu. 2,4 GHz sagedusalas on CCI tõttu pöördusalgoritmi liiasus alati lihtsalt seetõttu, et mitteülekattuvaid kanaleid on ainult kolm. 2.4 GHz sagedusala teine oluline kahjulik omadus on see, et lisaks sellele sagedusalale, mida kasutatakse WLAN-võrkude jaoks, kasutavad seda palju muud tüüpi seadmed, sealhulgas mikrolaineahjud, beebimonitorid, juhtmeta telefonid ja videokaamerad ning valvesüsteemide andurid, samuti võib olla suur tõenäosus elektromagnetiliste häiringute esinemiseks mis tahes elektroonikaseadmete või -lülituste toiteahelatest. Kõigi nende erinevate seadmetega, mis töötavad samas sagedusvahemikus, on palju rohkem raadiosageduslikke häireid ja palju kõrgem mürapõrand kui 5 GHz sagedusalades. Niisiis, kui 5 GHz sagedusalade kasutamine tagab parema läbilaskevõime ja jõudluse, siis kuidas saame julgustada kliente seda sagedusala kasutama? Alustuseks otsustab klient, millise AP ja millise sagedusalaga ühenduse luua, tavaliselt tugevaima signaali põhjal, mida ta kuuleb selle SSID jaoks, millega ta soovib ühenduse luua. Enamikus pääsupunktides on nii 2,4 GHz kui ka 5 GHz raadiod, kusjuures mõlemad reklaamivad välja samu SSID-sid. Kuna 5 GHz signaalid nõrgenevad levil loomulikult rohkem kui 2,4 GHz signaalid, on tõenäoline, et kliendiraadio tuvastab 2,4 GHz raadio olevat tugevama signaaliga ja loob sellega 37 ka vaikimisi ühenduse. Paljudes keskkondades oleks klient võimeline looma tugeva ja kiire ühenduse mõlema AP raadioga, kuid valib ikkagi töötamiseks 2.4 GHz signaali, kuna see on kõige tugevam. Välja on töötatud tehnoloogia, mida tuntakse sagedusala juhtimisena (ingl k band steering), et suunata kahesageduslikke klientraadioid ühenduma 2,4 GHz AP-raadio asemel 5 GHz AP-raadi

WLAN disainikontseptsioonid PDF

Document Details

Tags

Related

Summary

Full Transcript

Upgrade to continue