Upload
cisco-russia
View
388
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Внедрение БЛВС в
проектах с высокой
плотностью
расположения клиентов.
Харитонов Андрей
Бизнес-консультант по беспроводным технологиям
• Введение – формулировка проблемы
• Основные критерии и концепции проекта
Основы радиосвязи в средах с плотным расположением
оборудования
• Доступные элементы проекта
Протоколы и возможности беспроводной связи
Функции - RRM, ClientLink, BandSelect. Подбор антенн,
точки доступа
• Практическое применение
Рассматриваемые вопросы
• О планировании радисети с микросотовой и и
пикосотовой архитектурой
• О практических рекомендациях по расчету емкости
сети и рекомендациях по выбору оборудования
• О функционале беспроводного оборудования,
который может пригодится при разворачивании
высокопроизводительной беспроводной сети
О чем эта презентация?
- Не знаешь, как закончился вчера
футбольный матч?
- А разве ты не был на футболе?
- Я был. Но первый тайм простоял
в очереди за пивом, а второй - за
сосисками.
Так в чем же проблема?
Wi-Fi Rocks at Super Bowl XLVСтадион Cowboys (Dallas)
• Св. 100 000 футбольных болельшиков,
размер св. 300 000 m2
• Внедрение точек доступа внутри и вне помещений
• Св. 50 000 мобильных клиентов с автоматической аутентификацией
присутствовало на стадионе
• Св. 6 200 / 15 000 уникальных клиентов одновременно подключалось в ЧНН
CUWNCisco
Unified
Wireless
Network
Услуги для Болельщиков
Услуги для Стадиона Услуги для Журналистов
Информация о стадионе.
Результаты сыграных матчей на стадионе (история).
Видео-трансляция матча или повтор интересных моментов
с разных камер на смартфоны болельщиков во время Действия.
Определение местоположения на стадионе и направление.
Еда на стадионе.
Туалеты на стадионе.
Входы-Выходы. Парковка.
Доступ в Интернет.
- Тикетинг
(поддержка продажи и контроля билетов):
кассовые терминалы, POS-терминалы и т.п.
- Wi-Fi доступ к внутренним службам
для персонала
- Голосовая связь поверх Wi-Fi
- Видеосвязь поверх Wi-Fi
- Доступ в Интернет
с различных устройств
(обычно это лаптопы и iPad-ы)
- Услуги из списка для Болельщиков
В чем преимущество Wi-Fi
ZLR
GGPP
доп
прмпрдпрд
прм)4( 2
2
- первый закон радиосвязи
)1(log2N
SFС - теорема Шеннона
В чем преимущество Wi-Fi
• 802.11, как и Ethernet 802.3, использует общую среду – ЭФИР не
коммутируется!
• Совокупная пропускная способность – это общая пропускная
способность, совместно используемая всеми пользователями в соте
• Чем больше сота, тем больше в ней пользователей
Для повышения пропускной способности на одного пользователя необходимо
уменьшать размер сот и устанавливать на данной площади больше точек
доступа.
• Сколько пользователей должно приходиться на одну точку доступа?
Какова совокупная пропускная способность точки доступа?
Какую среднюю пропускную способность на одного пользователя требуется
обеспечить?
Пропускная способность: совокупная и
на одного пользователя
Технология Скорость передачи данных (Мбит/с)
Совокупная
пропускная
способность
(Мбит/с)
Количество
пользователей
(пример)
Средняя
пропускная
способность на
одного
пользователя
802.11b 11 7.2 10 720 кбит/с
802.11b 11 7.2 20 360 кбит/с
802.11b 11 7.2 30 240 кбит/с
802.11b/g 54 13 10 1,3 Мбит/с
802.11b/g 54 13 20 650 кбит/с
802.11b/g 54 13 30 430 кбит/с
802.11a 54 25 10 2,5 Мбит/с
802.11a 54 25 20 1,25 Мбит/с
802.11a 54 25 30 833 кбит/с
802.11n MCS7 72 (GI 400 нс) 35 10 3,5 Мбит/с
802.11n MCS7 72 (GI 400 нс) 35 20 1,75 Мбит/с
802.11n MCS7 72 (GI 400 нс) 35 30 1,16 Мбит/с
Примеры пропускной способности на
одного пользователя
Каково соотношение числа клиентов с поддержкой HT20 и с устаревшим оборудованием?
Лишь в немногих случаях можно задать и поддерживать фиксированное соотношение
Использование 30 клиентов в ячейке
Различие пропускной способности в случаях, когда все клиенты поддерживают MCS15, и когда все клиенты типа 802.11a/g, составляет
480%
При соотношении 50/50 прирост пропускной
способности составляет 400%по отношению к показателю для устаревшего оборудования
При снижении соотношения до 25% клиентов MCS15 прирост составляет 300%
10 20 30 40 50 60 700
2
4
6
8
10
12
14
Количество клиентов
Пропус
кная с
пособ
ность
на к
лиент,
Мб
ит/
с
Пропускная способность для комбинации клиентов 11a и 11n, с RTS-CTS
100% 11n
75% 11n
50% 11n
25% 11n
100% 11a
Что дают скорости передачи HT20?
Вероятно, вы не будете поддерживать только одно приложение
Определите наивысшую требуемую пропускную способность, которую вы намерены поддерживать
В действительности здесь нужно знать минимальную приемлемую пропускную способность, которую требует приложение
Рекомендуется измерить ее самостоятельно на нескольких платформах. Даже если цифры производителя/поставщика хороши, лучший принцип – "доверяй, но проверяй".
Умножьте это число на количество соединений/мест, которые необходимо поддерживать
Это – совокупная пропускная способность, которая потребуется в вашем пространстве
Какова необходимая пропускная способность?Часто меньше, чем вы думаете
Приложение и сценарий
использования
Интернет - эпизодически 500 кбит/с
Интернет - систематически 1 Мбит/с
Аудио - эпизодически 100 кбит/с
Аудио - систематически 1 Мбит/с
Видео - эпизодически 1 Мбит/с
Видео - систематически 2-4 Мбит/с
Печать 1 Мбит/с
Онлайн-тестирование 2-4 Мбит/с
Резервное копирование 10-50 Мбит/с
Совместный доступ к файлам -
эпизодически1 Мбит/с
2-8 Мбит/сСовместный доступ к файлам -
систематически
Номинальная
пропускная
способность
• Если приложение требует 3 Мбит/с, то можно получить 2 места с
оборудованием 802.11b или 4 рабочих места с комбинацией b/g
• 6 - 7 мест только на канале 802.11g – или 802.11a
• Предполагается, что канал работает с пиковой эффективностью
* Два пространственных потока. Следует иметь в виду, что большинство PDA
– устройства SISO (MCS 7), макс. 35 Мбит/с
Протокол Пропускная способность (Мбит/с)
802.11b 7.2
802.11b/g (смеш.) 13
802.11g 25
802.11a 25
802.11n (HT20 1ss MCS7) 35
802.11n (HT20 2ss MCS15) 70*
Пропускная способность канала в
зависимости от протокола
• 3 неперекрывающихся канала на частоте 2,4 ГГц
Это 1 (один) интерфейс Fast Ethernet 100 Мбит/с!
• 4 неперекрывающихся канала на частоте 5 ГГц
• Точки доступа 802.11n дают массу преимуществ
для устаревших клиентов a/g
• В целом – клиенты 802.11n следует рассматривать
как "бонус" и НЕ ПОЛОГАТЬСЯ на них, если нет
уверенности в их наличии или если внедрение для
смешанного типа клиентов
• Диапазон 5 ГГц будет критически важен для
поддержки высокой плотности
Необходимо иметь в виду
Протокол
Тип аутентификации
Предполагаемая доля
ошибочных пакетов 10%
СкоростьТреб. соотн.
сигнал/шум
Чувствит. точки
доступа
1 0 -91
2 3 -91
5.5 6 -91
6 2 -87
11 9 -88
12 6 -86
24 11 -85
36 13 -85
48 17 -78
54 19 -77
Степень загрузки канала – общее количество всех радиоустройств в канале,
которые слышны на уровне выше -85 дБм. Это относится и к клиентам.
Размер соты в зависимости от
протокола/скорости
• Вопрос: сколько каналов можно организовать в помещении?
• Внутриканальные и межканальные помехи от радиомодулей
клиентов будут единственным большим препятствием.
ПОЧЕМУ?
Индекс MCS 1/2/3
пространственных потока
Модуляция Минимальная
чувствительность 20 МГц
Треб. соотн.
сигнал/шум (дБ)
0/8/16 BPSK 1/2 -82 1/4/7
1/9/17 QPSK 1/2 -79 4/7/10
2/10/18 QPSK 3/4 -77 6.5/9.5/12.5
3/11/19 16 QAM 1/2 -74 9.75/12.75/15
4/12/20 16 QAM 3/4 -70 13/16/19
5/13/21 64 QAM 2/3 -66 17.25/20.75/23.75
6/14/22 (802.11a/g) 64 QAM 3/4 -65 18.75/21.75/24.75
7/15/23 64 QAM 5/6 -64 19.75/22.75/25.75
*Предполагаемая доля ошибочных пакетов 10%
Многократное использование канала
9 м
9 м81 м2
• Общая загруженность – 32 пользователя
• 81 м2 /32 (польз.) = 1 пользователь на каждые 2,5 м2
«Типовой» план зоны на предприятии
• Следует отличать "нормальные" условия от этих допущений
• Сидя в кресле в театре, положите руку на спинку стоящего впереди кресла. Это около 91,5 см
• Средняя ширина места – 61 см
• Допустим, 1 x 1 м, или 1 м2
• На месте пользователя - это 1
устройство на 1 м2
"Современная норма" – это более 1 устройства/Mac на
пользователя
Высокая плотность клиентов
• В основе 802.11 – CSMA/CA, механизм предотвращения коллизий
• CCA (оценка состояния канала) – компонент механизма
предотвращения коллизий, прослушивающий канал перед
передачей
• В радиомодулях 802.11n функция CCA обычно привязана к полям
Preamble/Start пакета
• Радиомодули стали лучше (в основном)
• Для 802.11b/g/a CCA = -65 дБм и SOP = -85 дБм
• Если слышимость выше этих уровней – полоса частот
используется совместно
Что такое CCA и SOP?
• Виртуальный контроль несущей (NAV) – также влияет на
пропускную способность
• Уровни обнаружения для 802.11b, 802.11g/802.11a различны
• Функции CCA, CW и NAV используются совместно для
предотвращения коллизий пакетов в эфире на беспроводном
интерфейсе и определяют степень загрузки канала
Конфликты 802.11
• Дальность, в противоположность скорости передачи, – это тот
показатель, который мы стремимся увеличить до максимума при
определении покрытия
• В проектах с высокой плотностью устройств фактически стоит
обратная задача: свести к минимуму распространение сигнала вне
ячейки
• Уменьшение размеров ячейки до минимума определяется
возможностью ограничить распространение. Существуют 3
способа достичь этого:
1. Ограничение поддерживаемых скоростей передачи
2. Управление мощностью радиомодулей (точки доступа и клиента)
3. Использование антенн подходящего типа для формирования
размеров ячейки как для передачи, так и для приема, и локализации
ячейки
• В случае правильного применения это приведет к максимальному
увеличению многократного использования канала в малом
пространстве
Эффективность канала
Насколько важен выбор протокола 802.11 b/g/a/n и рабочего цикла? Почему?
Эфир – это конечный ресурс общего пользования
CCK DSSS OFDM
Время
(мкс)
Мбит/с
Размер кадра (байт)
64 байта
128 байтов
256 байтов
512 байтов
1024 байта
2048 байтов
Для каждого SSID нужен отдельный Beacon-кадр
Каждый SSID будет передаваться на минимальной обязательной скорости передачи
Отключено - недоступно клиенту
Поддерживается - доступно ассоциированному клиенту
Обязательно - для ассоциирования клиент должен поддерживать эту скорость
Важен каждый SSID!
Скорости передачи данных**
Что если добавить еще 3 точки доступа в эту зону покрытия?
*11/7 Мбит/с
*11/7 Мбит/с
*11/7 Мбит/с
Общая предлагаемая
пропускная способность =
21 Мбит/с
* Скорость передачи данных/Пропускная способность
Масштабируемость 802.11b
А если 11n? 9 связанных каналов
*54/25 Мбит/с
*54/25 Мбит/с
*54/25 Мбит/с
Общая предлагаемая
емкость =
500 Мбит/с!
*54/25 Мбит/с
*54/25 Мбит/с
*54/25 Мбит/с
*54/25 Мбит/с
*54/25 Мбит/с
*54/25 Мбит/с
* Скорость передачи
данных/Пропускная способность
20 каналов x 25 Мбит/с
Масштабируемость 802.11a - 21 внутренний
канал в диапазоне 5 ГГц (США)
• Совокупная емкость - это пропускная способность, умноженная
на количество доступных неперекрывающихся каналов
802.11b и 802.11g работают в одном и том же диапазоне и
используют три одинаковых канала
Любое увеличение емкости 802.11g достигается только за счет
пропускной способности
• 802.11a в настоящее время предусматривает от 4 до 21 каналов
(в большинстве регионов)
Хотя показатели пропускной способности могут быть аналогичны
802.11g, это не относится ни к числу каналов, ни к емкости
• Теоретически точки доступа с неперекрывающимися каналами
могут быть расположены вместе, чтобы обеспечить всю
доступную емкость в единой зоне покрытия
Иными словами, это определяет суммарную пропускную способность
во всей сети или на всем объекте
Емкость
52.4
Оптимизация использования эфира за счет вывода клиентов с поддержкой 5 ГГц с перегруженных каналов 2,4 ГГц
802.11n
Двухдиапазонный радиомодуль
клиента
2,4/5 ГГц
Пробные сигналы обнаружения
Поиск точек доступа
Обнаружение
ОтветРешение
Функция BandSelect переводит клиенты в режим 5 ГГц
для оптимизации использования эфира
Эффективное использование более высокой емкости
диапазона 5 ГГц
Высвобождение диапазона 2,4 ГГц для
однодиапазонных клиентов
Проблема
Двухдиапазонные клиенты постоянно поддерживают
соединение в диапазоне 2,4 ГГц
В диапазоне 2,4 ГГц могут быть клиенты 802.11b/g,
вызывающие конфликты
Диапазон 2,4 ГГц предрасположен к помехам
BandSelectВыбор диапазона 5 ГГц с поддержкой со стороны точек доступа
BandSelectИндивидуальная настройка для каждого SSID
BandSelectНастраиваемые параметры конфигурации
Повышение производительности для
любого типа клиентов
ClientLink 2.0 поддерживает клиентов 802.11n
Улучшения в части 4 приемопередатчиков
Увеличение уровня сигнала
Вне зависимости от вашего местоположения
802.11a/g/n Clients
1S
S
1S
S
2S
S
3S
S
802.11n
802.11a/g
Legacy
• Настраиваемая пороговая величина для включения функции
распределения нагрузки - количество клиентов
• Кадры отказа ассоциации (код 17) отправляются клиентам,
которые пытаются ассоциироваться с загруженными точками
доступа
• Если клиент не присоединяется к другой точке доступа,
"загруженная" точка доступа позволит клиенту
ассоциироваться после нескольких попыток (по умолчанию 3)
• Настройка осуществляется на глобальном уровне отдельно
для каждого контроллера
Она может быть отменена для конкретных беспроводных
локальных сетей
Распределение нагрузкиРеализация
• Следует исключить самые низкие поддерживаемые скорости
передачи
Согласованность между клиентами в том, когда переходить на
другую скорость передачи и на какой период, отсутствует. Следует
отключить поддержку этой функции на точке доступа.
• При возможности следует исключить сразу все режимы 802.11b
Исключение всех скоростей передачи 802.11b устраняет
необходимость в защитных механизмах 802.11g (CTS-to-self) и
значительно повышает эффективность
• Beacon-кадры передаются на минимальной для точки доступа
"обязательной" скорости
• Beacon-кадры отправляются для каждого поддерживаемого SSID
Эффективность диапазона 2,4 ГГц
• Поведение Apple IOS
4.0 и предыдущие версии:
Произвольные (ad hoc) beacon-кадры отправляются каждые 10 миллисекунд.
Устройство автоматически присоединяется к произвольной (ad hoc) сети, если: 1)
пользователь выбрал произвольную сеть; 2) сигнал мощнее, чем у инфраструктурной
точки доступа.
4.1 (выпущена в сентябре):
Произвольные (ad hoc) beacon-кадры отправляются каждые 100 миллисекунд (некоторое
улучшение).
В произвольных сетях имеется параметр настройки "автоприсоединение", который по
умолчанию предполагается выключенным.
Однако существуют проблемы обновления с 4.0 до 4.1 (автоприсоединение обычно
по умолчанию включено).
Поэтому улучшение практически бесполезно.
4.2 : Для произвольных (ad hoc) сетей автоматическое присоединение всегда запрещено.
Это должно наконец устранить проблему, если исправление будет реализовано на
достаточном количестве устройств.
4.3: WI-FI Direct! Или нет?
34
Проблемы
Антенны Cisco 1040, 1140, 3500i
Диаграмма направленности вазимутальной плоскостиантенны 4 дБи (2,4 ГГц)
Диаграмма направленности вазимутальной плоскостиантенны 3 дБи (5 ГГц)
Диаграмма направленности ввертикальной плоскостиантенны 4 дБи (2.4 ГГц)
Диаграмма направленности ввертикальной плоскостиантенны 3 дБи (5 ГГц)
Диапазон частот
Коэффициент усиления
Поляризация
Ширина ДН в азимутальной плоскости по уровню 3 дБ
Ширина ДН в вертикальной плоскости по уровню 3 дБ
Разъем антенны
Элемент крепления
Тип антенны
• 2,4-2,5 ГГц
• 5,15-5,85 ГГц
• 2,4 ГГц: 4 дБи
• 5 ГГц: 3 дБи
Линейная, вертикальная
Всенаправленная
2,4 ГГц = 120 град., 5 ГГц = 120 град.
Встроенный
Встроенный
Всенаправленная
Код продукта Описание (гориз./верт. плоскость)
Коэффициент усиления
AIR-ANT2460NP-R Направленная патч-антенна MIMO 2,4 ГГц 80°/75° 6 дБи
AIR-ANT5160NP-R Направленная патч-антенна MIMO 5 ГГц 65°/65° 6 дБи
AIR-ANT2410Y-RОдноэлементная антенна Yagi, 2,4 ГГц 55°/47° (1
элемент, требуется 3)10 дБи
AIR-ANT25137NP-R Двухдиапазонная направленная патч-антенна MIMO 2,4
ГГц 36°/36° 5 ГГц 55°/48°13/7 дБи
Дополнительные направленные антенны
12603500e/p1250
Диполь Всенаправленная
Патч-антенна
(микрополосковая)Yagi
• Выбор антенн
критически важен для
достижения
требуемого покрытия
Диаграммы направленности излучения
антенн
Cable A Cable B Cable C
Специализированная антенна для ТД 3500P
2,4 ГГц
Cable A Cable B Cable C
5 ГГц
• Инструменты для обследования и измерений – все равноценны в одном выпуске
• Зачем использовать внешние USB-адаптеры?
Даже если в ноутбуке имеется такой же адаптер, конфигурации антенн будут отличаться в разных моделях, а иногда и в одной модели
Следует использовать одинаковые драйверы
Лицензируйте адаптер, пользуйтесь одним и тем же инструментом и получайте согласующиеся результаты
Проверьте интеграцию AM Surveyor и системы WCS
• Fluke AirCheck – потрясающе
Профили позволяют проводить калибровку для различной чувствительности приемника
Возможность нескольких быстрых проверок
Портативность –
• Spectrum Expert – калибровка – используйте режим измерения RSSI
Также отлично подходит для поиска скрытых мест
Инструменты
Разделите зону покрытия на ячейки для поддержки приложения и предполагаемого числа его пользователей
Используйте точки доступа с направленными антеннами для формирования ячеек сети WLAN в зонах посадочных мест
Используйте крепление с регулируемым наклоном для управления шириной радиолуча в вертикальной плоскости
Предусмотрите поддержку устройств 2,4 ГГц и 5 ГГц
Если используются двухдиапазонные точки доступа, проверьте, требуются ли для их питания коммутаторы с поддержкой PoE+
Примечание. Места физического крепления точек доступа на стадионе также влияют на емкость системы
Большое спортивное сооружение с высокой
плотностью зрителей (20 тыс. мест и более)
• 322 места
(красный)
• 480 мест (синий)
• По одной точке
доступа на
секциюДеление зоны покрытия зависит от возможных мест крепления точек доступа и антенн
Пример: одноуровневая система
• 1020 мест
• 96 в глубину
• 47 в ширину
Секции зрительских мест в нижней части амфитеатра обслуживаются другой точкой доступа
Пример: двухуровневая радиосистема
В перекрывающихся ячейках должны использоваться неперекрывающиеся каналы (показано использование 3 неперекрывающихся каналов в диапазоне 2,4 ГГц)
Для автоматического управления каналами и мощностью точек доступа используйте систему управления радиоресурсами (RRM)
При использовании точек доступа с направленными антеннами деление зоны зрительских мест зависит от того, где точки доступа могут быть установлены и куда могут быть направлены
План соты радиосети на зрительских
местах стадиона
Помни: пользуйся услугами технического консалтинга (AS). Иначе....
Если заказчиком является стадион
... результат будет печален....
• Использовать RRM? ДА!
• DCA будет поддерживать план каналов при изменении уровней
помех – это хорошее решение
• Порог TPC для регулирования уровней мощности и снижения их
до минимума
Для диапазона 5 ГГц устанавливайте более высокий порог
Для 2,4 ГГц - более низкий
• Минимизируйте размеры ячейки путем запрета низких скоростей
передачи
• Поддерживайте 20%-е перекрытие ячеек
Настоятельно рекомендуются версии ПО 6.0 и выше
Управление получившейся радиосетью
Мужчины забывают все, в то же
время женщины ничего не
забывают. Именно поэтому при
трансляции спортивных
состязаний часто показывают
повторы.
Трансляция контента на беспроводное
устройство в РРВ
• Руководство Cisco по проектированию и развертыванию сети
802.11n
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns340/ns394/ns348/ns767/white_
paper_80211n_design_and_deployment_guidelines.html
• Официальный документ по ClientLink:
http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/wireless/ps5678/ps10092/white_paper
_c11-516389.html
• Отчет Miercom по ClientLink:
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns340/ns394/ns348/ns767/Mierco
m_Test_Report_Cisco_ClientLink.pdf
Дополнительные сведения
Основные практические выводы из этой
презентации:–Управление размерами ячеек и локализация - ключ к повышению
совокупной пропускной способности
–Многократное использование каналов 2,4 ГГц: при площади менее 10
тыс. кв. футов происходит совместное использование каналов.
Направленные антенны и тщательное проектирование помогут повысить
интенсивность использования каналов. Каждое место обладает своими
особенностями
–Минимальная поддерживаемая скорость – 24 Мбит/с
–Инструменты и умение ими пользоваться
–Если заказчиком является стадион, необходимо привлекать службу
технического консалтинга
Основные практические выводы
Спасибо!Просим Вас заполнить анкеты.Ваше мнение очень важно для нас!