Parametry sieci WiFi. Jak je konfigurować i mierzyć?

W tym poście poruszamy wybrane praktyczne aspekty z zakresu parametrów radiowych WLAN, w tym:

• wyjaśniamy niektóre parametry sieci WiFi i czynniki, które wpływają na wydajność sieci.
• pokazujemy, jak skonfigurować niektóre parametry sieci WiFi za pomocą kontrolera Cisco Wireless Controller, np. serii Catalyst 9800.
• przedstawiamy symulowane scenariusze pokazujące przykładowe pomiary parametrów sieci WiFi.

Parametry sieci WiFi – optymalizacja

Czynniki wpływające na wydajność (pokrycie/pojemność/przepustowość) sieci WLAN zebrano w poniższej tabeli (na podstawie materiałów z 7Signal).

Niektóre parametry sieci WiFi mogą być ustawiane w sposób automatyczny poprzez algorytmy/mechanizmy automatycznego zarządzania zasobami radiowymi (Radio Resource Management/RRM). W ten sposób można ustawiać m.in:

• Dynamic channel selection, czyli automatyczny wybór używanych kanałów – odpowiednio rozdziela dostępne widmo, aby zminimalizować interferencje międzykanałowe (np. przy 2,4GHz: kanały 1, 6, 11 – luźne; lub 1, 5, 9, 13 – ciasne).
• Transmit power control, czyli automatyczna regulacja mocy – zmniejsza moc, aby uniknąć zakłóceń; zwiększa moc, aby uniknąć dziur pokrycia.
• Energy Management. Włączanie/wyłączanie punktów dostępowych (zarządzanie energią) – wyłącza niektóre punkty dostępowe i zwiększa moc innych, gdy ruch jest mały (np. w nocy); włącza wszystkie punkty dostępowe i zmniejsza moc, aby zapewnić większą przepustowość, przy mniejszych zakłóceniach, gdy ruch jest duży (np. w godzinach szczytu).
• DCF adaptation – automatyczne ustawianie progów dla CCA. Ustawienie zbyt niskiego progu (czyli bycie „zbyt grzecznym”) – powoduje kolizje i dłuższy czas oczekiwania na dostęp; ustawienie zbyt wysokiego progu (czyli bycie „zbyt agresywnym”) – powoduje duże interferencje.

Parametry sieci WiFi – Konfiguracja kontrolera CISCO

Nawiązując do aspektów wspomnianych w poprzedniej sekcji, omówimy tutaj niektóre podstawowe ustawienia konfiguracji kontrolera CISCO WLC i pokażemy, gdzie można je skonfigurować.

Ustawienia ogólne

Poniższy rysunek przedstawia zakładkę z ustawieniami globalnymi dla 2,4GHz. Poszczególne szybkości transmisji danych (Data Rates) można wybrać oddzielnie, aby włączyć/wyłączyć określone urządzenia w sieci lub ograniczyć zasięg. Okres nawigacyjny można dostosować, aby częściej lub rzadziej rozgłaszać ustawienia sieci. Kolejne pole wyboru umożliwia włączenie dynamicznej regulacji mocy (DTPC). Fragmentację w celu poprawy niezawodności można włączyć, jeśli próg fragmentacji Fragmentation Threshold jest ustawiony na wartość niższą niż 1500B. Aby zignorować użytkowników próbujących skojarzyć się z punktem dostępowym o małej mocy (którego zwiększone zakłócenia) można włączyć parametr RSSI Low Check.

Ustawienia RRM

Bardziej szczegółowa konfiguracja znajduje się w dedykowanych zakładkach RRM pokazanych poniżej. Pierwsza z nich pokazuje ustawienia przypisania kanału. Możesz skonfigurować sposób, w jaki kontroler przypisuje lub rekonfiguruje kanały dla poszczególnych punktów dostępowych: np. czy dany punkt dostępowy powinien wybrać dany kanał, aby uniknąć zakłóceń Wi-Fi lub innych niż Wi-Fi. Zobaczysz też interwał aktualizacji. Możesz także wybrać czułość algorytmu na docierające zakłócenia i które kanały zostaną wybrane do alokacji. Wreszcie pole wyboru EDRRM umożliwia dynamiczną aktualizację wyboru kanału na podstawie nadchodzących zdarzeń (takich jak wzrost zakłóceń na danym kanale).

Kolejny zestaw parametrów radiowych dotyczy algorytmu adaptacji mocy (patrz rysunek poniżej). Możesz ustawić cel, aby zoptymalizować zasięg lub zakłócenia oraz wywoływać pomiary i aktualizować je okresowo lub na żądanie. Po drugie należy skonfigurować zakres dopuszczalnych wartości mocy. I na koniec należy ustawić próg mocy, który wywołuje algorytm w celu zwiększenia mocy nadawania, jeśli odebrany sygnał z STA jest poniżej tej wartości.

Trzecia zakładka umożliwia znalezienie problemów z zasięgiem – czyli identyfikację słabych punktów (niskich poziomów odbieranego sygnału). Jeśli algorytm sterowania mocą ustawi moc Tx na zbyt niską wartość, mogą wystąpić dziury w zasięgu. Parametry sieci WiFi w tej zakładce określają kiedy powiadomienie ma zostać wysłane do dashboardu głównego kontrolera oraz kiedy TPC ma podjąć działania.

Parametry sieci WiFi – Jak je mierzyć?

Jednym z elementów rozwiązywania problemów z sieciami bezprzewodowymi jest użycie analizatora widma. W naszej dyskusji poniżej używamy Channalyzer z modułem WiSpy DBx od Metageek.

Pomiar widma

Na pierwszym rysunku poniżej pokazujemy trzy różne sygnały z trzech różnych urządzeń korzystających z trzech różnych standardów WLAN. Są podłączone do tego samego punktu dostępowego (AP powinien być wstecznie kompatybilny i obsługiwać starsze wersje standardu). Pierwsza – górna część rysunku – wykorzystuje protokół IEEE802.11b oparty na DSSS, który możemy rozróżnić dzięki specjalnej masce widmowej i widząc kształt „dzwonka” (lewa strona rysunku). Po prawej stronie rysunku pokazujemy „spektrogramy” (znane również jako wykresy „wodospadowe”), na których można zobaczyć wykorzystanie widma w czasie. Środkowa część rysunku przedstawia 802.11g o kształcie zbliżonym do OFDM i kanale 20MHz. A ostatni pokazuje 802.11n z kanałem 40 MHz (HT), który również jest oparty na OFDM – kształtem taki sam jak dla centralnego, ale szerszy.

Drugi rysunek (poniżej) pokazuje porównanie kanału „bezczynnego” z „serią transmisji”, tzw. transmission burst. Tym razem pokazujemy pasmo 5 GHz (802.11n) z przepustowością kanału 40 MHz. Widzimy, że w przypadku „części bezczynnej”, gdzie wysyłane są tylko beacony, wykorzystywane jest 20 MHz kanału podstawowego (wynika to z posiadania kanałów głównego i wtórnego w konfiguracjach 40 i 80 MHz). Dolna część rysunku pokazuje sytuację, w której użytkownik transmituje dane, a wykorzystywana jest znacznie większa moc transmisji i zajęte jest całe pasmo 40 MHz.

Site survey

Trzecia ocena za pomocą analizatora nie pokazuje tak naprawdę wykresu widma, ale poziom mocy odbieranego sygnału. Przeprowadziliśmy proste site survey, mierząc różne poziomy mocy wokół domu i zaznaczając określone punkty na mapie odpowiednimi poziomami mocy sygnału. Jak widać, mierzymy tutaj dwa różne identyfikatory SSID z tego samego punktu dostępowego – jeden na 2,4 GHz, a drugi na 5 GHz (zauważ, że wartości na mapie pokazują poziomy odbieranego sygnału przy 2,4 GHz).

Od razu widać różnicę między poziomami mocy odbieranego sygnału na tych dwóch pasmach. Kolejną kwestią, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że 5 GHz nie ma stałej różnicy w porównaniu z 2,4 GHz, ale także napotyka różne tłumienie, patrząc na różne przeszkody. Z drugiej strony, gdy jesteśmy blisko AP, poziomy sygnału są bardzo podobne, ponieważ odbiornik się nasyca. Należy również wspomnieć, że oprócz tłumienia ścian i podłogi, istnieje znacząca różnica w mocy odbieranego sygnału (około 10 dB), po prostu odwracając się od punktu dostępowego w tej samej pozycji.

Planowanie

Parametry sieci WiFi i ich konfiguracja to tylko kropla wody w morzu optymalizacji, rozwiązywania problemów i konfiguracji sieci bezprzewodowych. Daje jednak poczucie, które z parametrów radiowych i pomiarów potrzebujemy wziąć pod uwagę podczas obsługi systemu WLAN. Najczęściej korzystamy z ustawień poziomów mocy, widma i parametrów radiowych w celu zapewnienia użytkownikom zasięgu i szybkości transmisji danych.

Zaawansowane planowanie sieci WLAN wymaga konfiguracji jeszcze większej liczby parametrów, choćby liczby punktów dostępowych i ich lokalizacji, typów usług, poziomów QoS, algorytmów RRM wyższego poziomu i ustawień WLAN MAC. To kolejny duży temat, który należy wziąć pod uwagę, jeśli chcesz mieć pewność, że sieć Wi-Fi działa z oczekiwaną wydajnością.

Więcej o projektowaniu sieci WLAN

Advanced Enterprise Wireless Training

Sieci bezprzewodowe klasy Enterprise. Jak je projektować i zabezpieczać?