Schritt für Schritt: Umgang mit RF-Interferenzen | NETSCOUT

Schritt für Schritt: Umgang mit RF-Interferenzen

    INHALT
  • Einleitung
  • STEP ONE: Nicht-Wi-Fi-Störer identifizieren
  • STEP TWO: Wi-Fi-Störer müssen geortet werden
  • STEP THREE: Wi-Fi-Störer müssen identifiziert werden

Einleitung

Stellen Sie sich einen Hörsaal vor, der vierhundert Studenten aufnehmen kann. Dann stellen Sie sich vor, dass der Hörsaal für einen Durchsatz von aggregierten 5 Gbit/s getestet wurde. Selbst bei durchschnittlich 2,5 Geräten pro Student sollte dies mehr als genug sein. Notizzettel-Mathematik besagt, dass das mindestens 5 Mbit/s pro Gerät ist.

Nun stellen Sie sich vor, dass die Studenten im Hörsaal sind und das Wi-Fi lahm ist. “It’s slow,” they say. Ein Blick auf den Controller zeigt einen kombinierten Wert von unter 100 Mbit/s für alle APs in diesem Hörsaal an. Wie ist das möglich? Wie können sich 5 Gbit/s so schnell in 100 Mbit/s verwandeln?

Die Antwort ist Störung. Störung ist die allgemeine Ursache, des viel zu häufig auftretenden Problems, dass getestete Wireless-Netzwerke nicht die erwartete Leistung zeigen.

Der erste Schritt besteht in der Erkenntnis, dass Interferenzen Wi-Fi-Probleme verursachen kann. Dieser erste Schritt ist jedoch nur der einfache Teil. Die Dinge werden jedoch komplizierter, je spezifischer man wird. Es müssen schwierige Fragen beantwortet werden: Was verursacht die Störung? Können Interferenzen vermieden werden? Wird durch das lösen eines Interferenz-Problems ein Problem anderswo verursacht? Dieses Papier möchte bei der Beantwortung dieser Fragen helfen.

AirMagnet WiFi Analyzer (“WiFi Analyzer”) and AirMagnet Spectrum XT (“Spectrum XT”) are outstanding tools for identifying the reason for interference problems. Spectrum XT is a spectrum analyzer. Spectrum analyzers capture radio frequency information, thus allowing all transmitters—both Wi-Fi and non-Wi-Fi—to be identified, analyzed and located. AirMagnet is a network analyzer. Network analyzers only capture 802.11/Wi-Fi transmissions, but network analyzers offer greater detail on the nature of those Wi-Fi transmissions. The detail available from a network analyzer—transmitting device, the intended receiver, the speed of the data and the Retry status (used to identify whether a wireless collision has occurred)—can be essential when interference is happening due to WiFi congestion.

Together, Spectrum XT and WiFi Analyzer can be used to identify interference sources in lecture halls—along with numerous other difficult Wi-Fi environments like healthcare, retail, manufacturing, etc.—and lead Wi-Fi professionals towards solutions to interference problems.

Here, then, is a step-by-step guide to using Spectrum XT and WiFi Analyzer to identify and resolve interference problems.


STEP ONE: Nicht-Wi-Fi-Störer identifizieren

It is best to start an analysis with non-Wi-Fi interferers because they can make good Wi-Fi impossible. Wenn zum Beispiel ein Krankenhaus ein DECT-Telefonsystem hat (DECT ist eine separate nicht-Wi-Fi-Technologie), kann es Wi-Fi auf dem gesamten 2,4 GHz-Frequenzband unterbinden. (Modern versions of DECT use different frequencies than 2,4 GHz, but the problem could still exist around older DECT systems.) Und zwar deshalb, weil DECT-Telefone nicht teilen. Wenn ein DECT-Telefon Wireless verwenden muss, verwendet es Wireless. And many other wireless technologies—from Bluetooth to zigbee devices—work the same way: no sharing.

Wireless video camera

Microwave oven

Cordless phone

Wi-Fi interferers are almost always less harmful than non-Wi-Fi interferers because of 802.11 contention. 802.11 contention causes devices to listen and check the channel before transmitting. Das Überprüfen und Zuhören bedeutet, dass Wi-Fi-Geräte in der Regel erträglich Kanäle gemeinsam benutzen. In fast allen Fällen können nicht-Wi-Fi-Geräte Kanäle nicht so gut gemeinsam benutzen, weil sie Konflikt nicht verwenden.

Was ist also mit nicht-Wi-Fi-Störern zu tun? Der beste Ansatz ist, sie zu identifizieren, zu lokalisieren, zu versuchen, ihre Auswirkungen zu bestimmen und dann entsprechend anzupassen. That is where Spectrum XT can help.


First: identify. The default start screen of Spectrum XT shows a list of interferers in the lower left area. More information (including which channels the interferers are using and how strong the received signal strength indicator (RSSI) from the interferer is), can be viewed by going to the bottom pane of Spectrum XT and choosing Spectrum Graphs -> Interferers. The same list of interferers will be displayed, but with additional detail.


STEP TWO: Wi-Fi-Störer müssen geortet werden

Once a non-Wi-Fi interferer has been identified, Spectrum XT can be used to find the interfering device's location. From the start screen of Spectrum XT, double-click any interferer that is shown in the lower left area, this will launch the Find tool. Once in the Find tool, click Start and a meter showing the received signal strength of the interference source will activate. With the Find tool started, the device running Spectrum XT can be carried around as a tracking device.

Sobald das Gerät aufgefunden ist, kann es nach den Richtlinien der jeweiligen Lokalität behandelt werden. Im Idealfall kann ein störendes Gerät deaktiviert werden, aber das ist nicht immer möglich. The 'Affected Channels' information in Spectrum XT can be used to make deployment adjustments for interferers in the environment that can’t be turned off.

This is where the journey with Spectrum XT ends. Spectrum XT has lots of other useful graphs and features and there may be times when it can be valuable to explore those things. But this paper is focused on solving problems, and once we’re confident that we understand our non-Wi-Fi interference, then the next step starts with using a tool that focuses on Wi-Fi issues: AirMagnet WiFi Analyzer.


STEP THREE: Wi-Fi-Störer müssen identifiziert werden

Wenn Wi-Fi-Störquellen einmal behandelt sind, sollten dann die Wi-Fi Geräte in der Nähe analysiert werden. A network analyzer is necessary to properly analyze Wi-Fi activity, but WiFi Analyzer is more than just another network analyzer. AirMagnet has unique features like built in device filters, automatic channel adjustments and sortable statistics that can be viewed in a myriad of ways. In short, it'vs fair to say that AirMagnet WiFi Analyzer is the best network analyzer for analyzing interference from nearby Wi-Fi devices quickly.

Before using WiFi Analyzer, one has to know what to look for. The overarching problem that results from Wi-Fi-based interference is wasted channel time. Wasted channel time can kill performance because channel time is the one resource that is limited. The number of packets on a wireless channel can increase: if there are fewer packet errors, then there can be more packets. The amount of data (bytes) on a channel can increase: if data rates improve, then more data can be accessed by each device. Aber eine Sekunde ist eine Sekunde. If one second—or part of one second—is lost it cannot be recovered. When WiFi Analyzer is used to identify interference problems, the wasting of channel time should be the focus of the analysis.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie Zeit verloren gehen kann. Kollisionen führen zum Zeitverlust im Kanal, da die Daten, die eine Kollision erleiden, erneut gesendet werden müssen. Das bedeutet, dass die ursprüngliche Übertragung der Daten eine Zeitverschwendung war. Niedrige Datengeschwindigkeiten verschwenden auch Zeit. Datengeschwindigkeiten werden gemessen, indem die Daten durch die Zeit dividiert werden. Wenn die Datengeschwindigkeit niedriger ist, dann bedeutet das lediglich, dass es länger dauert, die gleiche Menge an Daten zu senden. Nicht-Datenverkehr kann auch eine Verschwendung von Zeit sein, wenn er nicht notwendig ist.

AirMagnet WiFi Analyzer can be used to identify all three of these big Wi-Fi time wasters.

First: Kollisionen. Eine Kollision ist eine fehlgeschlagene Wi-Fi-Datenübertragung. The way a Wi-Fi collision can be identified in a network analyzer such as WiFi Analyzer is by looking for data marked as a Retry. Der 802.11-Standard (der Standard, auf dem Wi-Fi beruht) gibt an, wenn Daten gesendet werden und keine Bestätigung empfangen wird (woraus hervorgeht, dass eine Kollision erfolgt ist), dann muss das Gerät oder der AP, das oder der die Daten gesendet hat, die gesendeten Daten als Wiederholungsversuch markieren. Dies bedeutet, dass der Anteil der Wiederholungsversuch-Daten gleich dem Prozentsatz von Datenübertragungen ist, die Kollisionen erleiden.


WiFi Analyzer not only identifies Retry data, but it allows Retry statistics to be gathered quickly and simply. To see the percentage of collisions over an entire channel, go to the CHANNEL screen of AirMagnet and open the little area in the middle of the screen labeled “Frames/Bytes”.


If the percentage of collisions relating to a single AP is required, that can be found in the INFRASTRUCTURE screen. After going to the Infrastructure screen, click on an AP on the left hand side and then open up “Frames” or “Frames/Bytes” in the lower right Stats window. Retry statistics for stations can be seen from that same Stats window. WiFi Analyzer allows the user to simply click on any station or AP listed on the left menu of the Infrastructure screen to immediately see statistics for that device.


Um Kollisionsstatistiken nutzen zu können, muss man wissen, was als hoher Prozentsatz an Wiederholungsversuchen gilt. Ein guter Anfang ist bei 8 % für normales Wi-Fi und 20 % für kompliziertes Wi-Fi (hohe Benutzerdichte, viel Mobilität oder erhebliche Mengen an nicht-Wi-Fi-Störungen). Sobald die Wiederholungsversuchanteile über diese Zahlen steigen, ist es in der Regel angebracht, sich etwas Zeit zu nehmen und zu untersuchen, warum so viele Neuübertragungen auftreten.

Die zweite große Zeitverschwendung besteht in niedrigen Datengeschwindigkeiten. Datengeschwindigkeiten sind in den gleichen allgemeinen Bereichen erkennbar, in denen Wiederholungsversuchanteile zu sehen sind. Der einzige Unterschied ist, dass die „Geschwindigkeits“-Struktur erweitert werden muss, um zu sehen, welche Datengeschwindigkeiten verwendet werden, nachdem auf ein AP- oder Station-Gerät auf dem Infrastruktur-Bildschirm geklickt wird.

Die Feststellung, ob niedrige Datengeschwindigkeiten ein behebbares Problem sind, erfordert Zeit und sorgfältige Analyse. Geräte und APs – vor allem 802.11n/ac-Geräte und APs – verwenden routinemäßig Datengeschwindigkeiten weit unter ihren angegebenen maximalen Geschwindigkeiten, selbst wenn Störungen nicht signifikant sind. Das heißt, ein Büroangestellter mit einem 802.11ac-Smartphone (Höchstgeschwindigkeit auf einem 40 MHz breiten Kanal: 200 Mbit/s) angeschlossen an einen 802.11ac-AP können routinemäßig Datengeschwindigkeiten unter 150 Mbit/s anwenden, auch wenn die RF-Umgebung perfekt ist. 802.11ac (und in geringerem Maße, 802.11n) enthält viele Technologien, die während der typischen Nutzung in Unternehmen nur selten zur Verfügung stehen, auch in Gebieten wo Störungen minimal sind. Aus diesem Grund ist die Analyse von Datengeschwindigkeiten zur Feststellung von Störungen eine Aufgabe, die in der Regel einige Erfahrung erfordert.


Drittens (und letztens) kann nicht-Datenverkehr die Ursache sein, dass ein Wi-Fi-Kanal Zeit verliert. There are lots of different types of non-data traffic, but most of them aren’t worth going into because they’re mandatory for 802.11 operation. APs und Stationen müssen eine Reihe von Arten von nicht-Datenverkehr austauschen, um angeschlossen zu bleiben, Kollisionen und allerlei andere Notwendigkeiten erkennen, damit ein drahtloses Netzwerk funktionieren kann.

There are, however, two types of non-data traffic that can sometimes be reduced: Beacons and Probes. Beacons werden von APs verwendet, um Stationen wissen zu lassen, dass ein Wi-Fi-Netzwerk verfügbar ist. Das Problem ist, dass jedes Wi-Fi-Netzwerk einen eigenen Satz von Beacons erfordert. Wenn zwei SSID (ein Gast und eine interne) vorhanden sind, dann belegen Beacons normalerweise zwischen 2 % und 5 % der verfügbaren Zeit auf einem Kanal. Aber wenn die Anzahl der SSID auf acht erweitert wird (z.B. durch Verwendung eindeutiger SSID für verschiedene Anbieter oder verschiedene Gruppen von internen Benutzern), dann belegen Beacons in der Regel zwischen 8 % und 20 % der Kanalzeit. Das ist ein großer Unterschied. Und das Problem wird vergrößert, wenn mehr als ein AP den gleichen Kanal abdeckt. Wenn ein bestimmtes Unternehmens-Tablet drei APs auf Kanal 11 sehen kann und alle drei APs acht SSID verwenden, bedeutet das 24 Sätze von Beacons auf dem Kanal. That’s 24% to 60% of your channel time that is being used for Beacons instead of for Data.

The place to identify an excess of Beacon traffic is in the CHANNEL screen of WiFi Analyzer. Whenever a channel number is selected, the Channel screen shows how many APs and how many SSIDs in the lower right corner. Use that information to identify whether Beacons are using up channel time that would be better spent on data.


Sonden sind die andere Art der nicht-Datenframes, die Kanalzeit verschwenden können. Probing is initiated by stations, so that means that the INFRASTRUCTURE screen of WiFi Analyzer is the place to identify whether they are causing a problem. Simply click on a station on the left side of the Infrastructure screen, and then look at the Stats box in the lower right corner. In the Stats box, expand “Frames” or “Frames/Bytes” and then expand “Mgmt frames”. The number of Probe Request frames sent by the selected station will then be displayed. If the number of Probes keeps increasing, then that device might be taking channel time for Probes that could better be used for data. Sollte ein Sondenproblem vorliegen, sorgen Sie dafür, dass die jeweilige Station über eine stabile WLAN-Verbindung verfügt. Moderne Wi-Fi-Geräte (Smartphones, Tablets, Notebooks usw.), sondieren sehr wenig, wenn ihre Wi-Fi-Verbindung über stabilen Zugang zum Internet verfügt.

Der Umgang mit Wi-Fi-Störern hat einige Ähnlichkeit mit dem Umgang mit nicht-Wi-Fi-Störern, aber es gibt auch große Unterschiede. Es ist immer am Besten, wenn man mit dem Identifizieren und Orten des Störers beginnt. Nachdem ein Wi-Fi-Störer identifiziert und geortet wurde, kann das Problem oft durch Anpassen der Wi-Fi-Infrastruktur minimiert oder eliminiert werden. Deaktivieren von AP-Radios, Hinzufügen von neuen APs an verschiedenen Stellen, manuelles Konfigurieren von AP-Kanalnummern und Einstellung der AP-Sendeleistung auf ein Niveau ähnlich dem der Client-Geräte sind alles Aktivitäten, die eine Infrastruktur von APs und Controllern verbessern können. Im Gegensatz dazu müssen nicht-Wi-Fi-Störer oft deaktiviert oder vermieden werden, um das Wi-Fi zum Arbeiten zu bringen.


Following these steps using AirMagnet Spectrum XT and AirMagnet WiFi Analyzer creates an excellent chance of preventing Wi-Fi interference from becoming a lasting problem. Using a spectrum analyzer and a network analyzer can take some getting used to, but it sure beats blind exercises in trial-and-error. Once you get used to using these tools, you may even be surprised at how fast formerly difficult interference problems get identified and resolved.

 
 
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