Максим Сафаргалеев, Системный инженер

Дизайн беспроводных сетей для мобильных приложений

2

1.  Первая ячейка Форма, Размер (Мощность AP, Протоколы и скорости, 20, 40, 80 MHz)

2.  Роуминг Стратегии размещения AP, антенны, перекрытие смежных зон

3.  Оптимизация Тонкая настройка WLC и AP для специальных случаев

4.  Заключение Резюме и полезная информация

Содержание

Часть 1: Первая ячейка

3

Во-первых…Какая полоса пропускания нам нужна ?

4

1.  Оцените потребности в пропускной способности предполагаемых приложений в вашей сети,

2.  Умножьте на количество пользователей данного приложения в ячейке:

Это и есть минимальная необходимая полоса пропускания на границе ячейки сети

5

Реальный пример?

Ожидается примерно 12 активных пользователей в ячейке §  2 HD видео вызова (например, Skype) §  5 аудио вызововa §  Остальные – интернет серфинг

Посчитаем: §  2 HD видео = 1.2 Мб/с x 2 x 2 направления = 4.8 Mб/с §  5 аудио вызовов… какое приложение?

—  Тоже Skype? 30 Кб/с x 5 x 2 направления = 600 Кб/с §  Остальные – интернет серфинг (5 человек)… 250 Кб/с на

пользователя? §  Итого = Требуется 6.65 Mб/с

Медицинский центр

6

AP

Требуется полоса 6.65 Мб/с в ячейке, соответственно, граница проходит здесь

Забавно, что интернет серфинг требует больше полосы, чем аудио вызовы. Возможно, стоит проектировать сеть

под задачу интернет серфинга ?

Высокая скорость передачи = меньше времени в эфире

Близкое расстояние = меньше вероятность влияния помех

Ниже риск потери или повторной передачи

VoIP MOS снижается при увеличении расстояния и плотности клиентов

7

Близкое расстояние

Высокая скорость передачи

MOS

VoIP MOS снижается при увеличении расстояния и плотности клиентов

8

Радиоэфир это полудуплексная среда

Большое количество клиентов увеличивает задержки и повторные передачи

50% это рекомендованный предел утилизации канала для точки доступа

MOS

Далее… Формируем форму и размер ячейки

9

Форма ячейки зависит от антенны

10

Направленная Всенаправленная

Одинаковая область

Форма ячейки и размер ячейки

11

§  Форма ячейки зависит от типа антенны:

§  Направленная

§  Всенаправленная

§  Размер ячейки зависит от трех параметров:

1.  Уровень излучаемой мощности АР

2.  Используемый протокол (802.11a/b/g/n/ac)

3.  Разрешенные скорости передачи

Вышеперечисленное предполагает открытое пространство… в реальности нужно учесть препятствия на пути радиосигнала

Начнем с мощности

12

Увеличение мощности не означает улучшение сигнала

Цель: Уровень шума ≤ -92 dBm RSSI ≥ 67 dBm -> 25 dB или лучше SNR Утилизация канала менее 50%.

13

Вас плохо слышно

«Раз, два, три…»

Сейчас лучше?

лучше? лучше?

RSSI

dBm

Уровень шума

Время

Современные устройства очень разнообразны

14

3700i AP (+4 dBi антенна в 2.4 GHz, +6 dBi антенна в 5 GHz)

Iphone 5

Диапазон Макс. Мощность

2.4 GHz ISM 16 dBm

UNII-1 14 dBm

UNII-2 13.5 dBm

UNII-2e 12 dBm

UNII-3 13 dBm

ISM (Ch 165) 13 dBm Источник: FCC

Замечание: «усиление» антенны для Iphone не учтено

23 dBm

Хорошо когда АР и клиент имеют схожие аппаратные характеристики* … как было в 1997 году *Чувствительность приемника и передатчика, коэффициент усиления антенны, уровень мощности

передачи

принимаемого

15

Если уровень сигнала АР сильный клиент использует более высокие скорости передачи Уровень мощности клиента может быть низким, помехи высокими, аппаратные характеристики клиента и АР различными…

16

Не удается отобразить рисунок.

Это «уровень сигнала» AP (как его слышит телефон)

Это «уровень сигнала» телефона (как его слышит АР)

Не удается отобразить

Получается увеличивая мощность можно ухудшить работоспособность сети? § Пример плохого дизайна: HTC One @ 12 dBm, AP @20 dBm

17

На основании принимаемого сигнала от АР устройство решает использовать скорость 54 Мб/с… Но сигнал устройства очень слаб и АР не посылает ACK пока скорость не снижается до 12 Мб/с… Каждый фрагмент данных требует в 8 раз больше времени для передачи (включая EIFS и повторные передачи)

Как узнать излучаемую мощность точки доступа?

§ WLC показывает агрегированную мощность (то, что для нас важно):

18

(Cisco Controller) >show advanced 802.11a txpower …/… AP Name Channel TxPower Allowed Power Levels -------------------------------- ---------- ------------- ------------------------ AP702W 157 *1/8 (20 dBm) [20/17/14/11/8/5/2/-1] AP2602 48 1/4 (14 dBm) [14/11/8/5/5/5/5/5] AP3702 (52,56) *2/5 (12 dBm) [15/12/9/6/3/3/3/3] AP3602 (40,36) *2/7 (12 dBm) [14/12/10/8/5/-1/-4/-4]

AP использует 40 MHz канал Мощность динамически выбрана контроллером

Текущий уровень 2 (12 dBm),

Как узнать мощность клиента?

§ Можно посмотреть мощность клиентов в реальном времени на АР (полезно, чтобы проверить симметрию сигнала АР-клиент и клиент-АР при определении границы ячейки):

19

AP7cad.74ff.36d2#debug dot11 dot11Radio 1 trace print rcv *Jun 1 04:11:43.663: D5B70D90 r 6 49/46/42/48 54- 0803 000 m010B85 477AAF m010B85 33E0 477AA0 l46 *Jun 1 04:11:43.664: A2CEF918 r m15-2s 53/63/54/61 40- 8841 030 1A096F A36F20 m333300 76B0 q0 l100

Данные для 5GHz , «d0» для 2.4 GHz Статистика для двух клиентов

Метка Клиент использует MCS 15 (2SS)

RSSI на каждой антенне

SNR клиента

Тип фрейма (802.11спецификация)

Длительность фрейма

Адрес приемника и передатчика (последние 3 байта)

Технология МИМО позволяет достичь более высоких скоростей передачи, но увеличивает требования к SNR

20

3SS max rate

1SS max rate

@ 10 dB SNR

Какую же мощность выбрать?

§ Если коротко: в два раза меньше мощности самого слабого клиента §  Например, проектируем для диапазона 5 GHz, мощность самого слабого клиента

11 dBm, значит устанавливаем мощность АР 8 dBm

§  Иначе, вот, что вы получите:

21

С мощностью разобрались… перейдем к протоколам и

скоростям

22

Напоминание по настройкам разрешенных скоростей

23

§  Каждый SSID анонсируется на минимальной обязательной скорости

§  Disabled – не доступна для клиентов

§  Supported – доступна для ассоциированных клиентов

§  Mandatory – клиент должен поддерживать, чтобы ассоциироваться

§  Биконы передаются на минимальной обязательной скорости

§  По умолчанию мультикаст передается на максимальной обязательной скорости

Эффективный радиус сети определяется минимальной разрешенной скоростью передачи

24

1 Mbps DSSS 2 Mbps DSSS 5.5 Mbps DSSS 6 Mbps OFDM 9 Mbps OFDM 11 Mbps DSSS 12 Mbps OFDM 18 Mbps OFDM 24 Mbps OFDM 36 Mbps OFDM 48 Mbps OFDM 54 Mbps OFDM

Множество SSID и низкие скорости увеличивают утилизацию канала

25

5% Стало

60% Было

§  Было: 8 SSID, все скорости разрешены

§  Стало: 2 SSID, 802.11b скорости выключены

Итак…Какой уровень сигнала должен быть на границе сети?

26

§  Многократные измерения на практике показывают, что -67 dBm оптимальное значение:

§  Какую минимальную разрешенную скорость установить? Зависит…

802.11n клиент работает на скорости 72 Mbps (MCS 7)

Служебная / управляющая информация передается на высокой скорости (24 Mbps) Но появляются случаи (здесь AP) снижения скорости из-за ухудшения сигнала

Но ваше решение о том, что граница проходит на определенном уровне вовсе не значит, что граница сети действительно там

27

Клиенты будут оставаться подключенными до тех пор пока они не решать осуществить роуминг… когда минимальная разрешенная скорость передачи не позволяет им оставаться ниже -67 dBm

IOS 8 начинает сканирование если сигнал AP ниже -70 dBm

•  2.4 GHz сигнал, на том же расстоянии от АР, обычно на 7 dB лучше, чем 5 GHz сигнал

•  «Предполагается, что» IOS8 устройства должны переключаться на другой BSSID только если сигнал, как минимум, на 8 dB лучше, чем сигнал текущей сети (это в теории должно предотвращать роуминг между 5 GHz и 2.4 GHz радио модулями одной АР)

•  Но практические измерения показывают нестабильность характеристик современных радио чипсетов порядка 3 - 4 dB*

•  Чтобы ограничить такой роуминг, используйте один диапазон для SSID (5 GHz если возможно). Если SSID настроен для двух диапазонов, возможен паразитный 5 Ghz -> 2.4 GHz роуминг

•  Такое поведение заставляет ограничивать границу ячейки на -65 dBm и создавать 15-20% перекрытие сетей

Планируются IOS 8 устройства? Корректируйте границу ячейки

28

* Это значит один iphone покажет сигнал -70 dBm для определенной AP, а другой идентичный iphone в том же самом месте покажет значение от -68 для -72. При повторных изменениях значения могут меняться в диапазоне от -68 до -72

AP

“- 70 dBm” для 5 GHz, -61 dBm для 2.4 GHz, один SSID Iphone “переходит” с 5

GHz на 2.4 GHz, одна AP, один SSID

Android? Внимание на интенсивность проб запросов Samsung S5 в режиме ожидания, не ассоциирован с АР

29

131.3 сек. цикл

66.6 сек. каждый шестой

Время

Интервал между пробами

Если у вас есть свободное время – оцените как устройство посылает проб запросы

30

Когда мобильное устройство достигает границы сети (с его точки зрения), оно начинает посылать проб запросы значительно чаще, чтобы обнаружить следующую АР. На границе сети (или соответствующем уровне сигнала АР) Samsung S5 начинает посылать проб запросы каждые 10.4 сек. Там, где вы обнаружите такое поведение устройства, находится граница ячейки

Достигнута граница ячейки, 10.4 сек. цикл

Определить поведение Android устройств – если у вас НЕТ свободного времени

31

Идеальный случай: В вашей сети используются устройство преимущественно одного, крупного, известного брэнда, его поведение может быть уже задокументировано: http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/controller/technotes/8-0/device_classification_guide.html Наихудший случай: Самые различные устройства или малораспространенный бренд: предполагайте роуминг когда AP RSSI достигнет -70 dBm (с точки зрения устройства). Модель EIRP 2.4 GHz Наихудший*

EIRP 5 GHz Iphone 6 14.5 dBm 10.2 dBm Ipad 4 15.2 dBm 22.67 dBm Nexus 6 14.8 dBm 11.1 dBm LG G3 12.05 dBm 11.24 dBm Samsung S5 13.4 dBm 10.61 dBm HTC One M8 14.4 dBm 13.8 dBm Nokia Lumia 1520 13.1 dBm 11.6 dBm PC (e.g. ASUS PCE-AC66)

22 dBm 22.83 dBm

* Значение EIRP различно для разных поддиапазонов, в таблице указано самое низкое

Напоминание: Разница в 6 dB изменяет расстояние в 2 раза

В точке d сигнал на 6 dB слабее

Принимаемый сигнал= X

Расстояние d 2d

В сети стандартной плотности рекомендуется границу сети делать -67 dBm

32

§  Если мощность 8 или 11 dBm, скорость будет 12 Mб/с* Скорости ниже 12 Mб/с отключаем (но, НЕ низкие скорости 802.11n) Первая разрешенная скорость (12 Mbps) устанавливаем в «Mandatory» *Предполагается «относительно чистый» радиоэфир, 10% повторных передач, без потерь.

20 MHz? 40 MHz? 80 MHz?

33

98% устройств 802.11n, 45% - 802.11ac

34

§  А как в ВАШЕЙ сети? §  В уже имеющейся сети можно проанализировать трафик в разное время

§  Пример: Большой аэропорт в Калифорнии, США 12 измерений по 10 минут в разные дни и время суток

§  В данной сети включение каналов 40 MHz практически бессмысленно 40 MHz скорости

20 MHz скорости

Рекомендации по скоростям и ширине канала

35

§  Отключайте низкие скорости

§  Если в сети только голосовой трафик отключайте скорости выше 24 Мб/с и выбирайте ширину канала 20 MHz

§  Если в сети голосовой и видео трафик, то сохраняем высокие скорости §  В 5 GHz, выбираем ширину канала 40 MHz… если клиенты поддерживают 40 MHz

§  Оставляем все 802.11n / ac скорости (если клиенты поддерживают 802.11n и 802.11ac)

Часть 2: Роуминг

36

Где требуется покрытие?

37

§  Спросите пользователей. Обратите внимание где требуется покрытие, учитывайте пути роуминга

Скорости и перекрытие ячеек

38

§  Правильно перекрытие ячеек позволяет обеспечить такое покрытие, чтобы при уровне сигнала -67 dBm VoWLAN устройство уже находилось в зоне покрытия другой АР.

§  Рекомендуется 20% перекрытие ячеек §  Но сколько это? Используйте правило «-75 dBm» если не знаете точно.

Проектируйте небольшие ячейки с достаточным перекрытием

39

Особое внимание на пути роуминга

40

1

3

2 A B

C

§  В точке “A” устройство подключено AP 1

§  В точке “B” устройство знает о AP2, но не о АР3, т.к. сигнал от нее экранируется лифтом

§  В точке “C” устройству нужно осуществлять роуминг, но оно знает только о AP 2

§  Устройству нужно провести повторное сканирование и подключиться к AP 3 –  200 B фрейм @ 54 Mб/с требует 3.7 мкс –  200 B фрейм @ 24 Mб/с требует 8.3 мкс –  Смена скорости с 54 Mб/с на 24 Mб/с требует 1100 мкс

Особое внимание на пути роуминга

41

A B

C

1

2

3

§  В точке «A» устройство подключено к AP 1

§  В точке «В» устройство знает о АР 2, поскольку было достаточно времени обнаружить ее за время движения по коридору

§  В точке «С» устройству необходимо осуществить роуминг и он успешно переключается на AP 2

§  Если продолжится движение, то у устройства достаточно времени обнаружить AP 3

Устраняйте «Пинг-Понг» зоны

42

«Пинг-Понг» эффект возникает когда клиент находится на границе двух ячеек и переключается между ними.

Клиент находится здесь

Устраняйте «Пинг-Понг» зоны

43

Зона “Хождения туда и обратно”

Рецепт создания «Пинг-Понг» зоны: Перекрытие ячеек на маршруте движения

© 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Public BRKEWN-2000

Часть 3: Оптимизация

44

РЧ граница и полезная граница ячейки

45

РЧ граница

24 Mб/с OFDM 36 Мб/с OFDM 48 Мб/с OFDM 54 Мб/с OFDM

РЧ граница и полезная граница ячейки

46

РЧ граница

24 Mб/с OFDM 36 Мб/с OFDM 48 Мб/с OFDM 54 Мб/с OFDM

РЧ граница и полезная граница ячейки

47

РЧ граница

24 Mб/с OFDM 36 Мб/с OFDM 48 Мб/с OFDM 54 Мб/с OFDM

Корректировка границы с помощью RX-SOP

Корректировка границы с помощью RX-SOP

Корректировка границы с помощью RX-SOP

Cisco RX-SOP

51

802.11ac AP

Auto

Позволяет регулировать размер ячейки и установить границу чувствительности АР Важен при построении сетей высокой плотности

Low (-85dBm / - 80dBm)

Medium (-82 dBm / -78 dBm)

High (-79 dBm / -76 dBm)

Выше значение Rx-Sop = Меньше размер ячейки = Эффективное использование радиоэфира

802.11k,v: Отправка клиента на лучшую АР

52

802.11k Neighbor List vs 802.11v Управление переключением между BSS

На какую АР переключиться ?

Вот список шести лучших

Нужно переключаться. На какую АР ?

Вот на эту

Хочу подключиться

Не…, перегружена. Лучше подключись к данной АР

802.11k список соседних АР

Ваш RSSI слишком низкий, переключитесь на данную

АР

802.11v Ответ на запрос от клиента

802.11v Сообщение Optimized Roaming

802.11v Информационное сообщение

Fast Secure Roaming Association & IEEE 802.1x

Probe Request Probe Response

Auth Request Auth Response

Association Request Association Response

EAP Start EAP ID Request

EAP ID Response

EAP Method

EAP Success

EAPoL 4 way Exchange

DATA

AP WLC Radius

Between 4 and 20+ frames

Быстрый защищенный роуминг IEEE 802.11r – “Fast Transition” (FT)

Probe Request Probe Response

FT Auth Request FT Auth Response

Association Request with QoS req Association Responsewith QoS req

DATA

802.11r обмен Action Packet происходит до начала процесса роуминга. Поэтому сам процесс требует передачи всего двух пакетов. Это стандартный метод, но у него есть проблемы с обратной совместимостью, поскольку формат Association Frames изменен, а Action Frames добавлены.

AP WLC Radius

Optimized Roaming- помощь для недостаточно «умных» клиентов….

55

-80dB

-85dB

Без «умного роуминга» “Умный роуминг” Cisco

3G or 4G

-80dB -80dB

Слабый Wi-Fi сигнал

«Липкий» клиент ухудшает восприятие сервиса для всех

остальных

Производительность всех клиентов в ячейке снижается

Стабильное качество сервиса

Эффективная работа ячейки

© 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Public BRKEWN-2000

Заключение

56

Support Community

57

Device Classification Guide http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/controller/technotes/8-0/device_classification_guide.pdf Microsoft Lync Client/Server in a Cisco Wireless LAN http://www.cisco.com/c/dam/en/us/products/collateral/wireless/lync.pdf iPhone 6 Roaming Behavior and Optimization http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/controller/technotes/8-0/iPhone_roam/b_iPhone-roaming.pdf Real-Time Traffic over Wireless LAN Solution Reference Network Design Guide http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/solutions/Enterprise/Mobility/RToWLAN/CCVP_BK_R7805F20_00_rtowlan-srnd.html Designing the Wireless LAN for Cisco Jabber http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/controller/technotes/8-1/Jabber_in_WLAN/b_Jabber_in_WLAN.pdf https://supportforums.cisco.com/community/5771/wireless-ip-voice-and-video ask-wlan@cisco.com

CiscoRu Cisco CiscoRussia

Ждем ваших сообщений с хештегом #CiscoConnectRu

CiscoRu

Пожалуйста, заполните анкеты. Ваше мнение очень важно для нас.

Спасибо Максим Сафаргалеев msafarga@cisco.com

58