Technischer Anwendungsbericht: IEEE 802.11ac Anleitung zur Systemumstellung | enterprise.netscout.com

Technischer Anwendungsbericht: IEEE 802.11ac Anleitung zur Systemumstellung

Dieser Artikel ist eine Anweisung und Migrationsanleitung für 11ac-Technologie, bietet Empfehlungen, Best Practices und Tipps für einen erfolgreichen Einsatz.

    INHALT
  • Einleitung
  • Das ABC von 11ac
  • Kanalbreite
  • SU-MIMO vs. MU-MIMO
  • Spatiale Ströme
  • 256QAM
  • SNR
  • Vorteile von 11ac
  • Kabelgebundene Herausforderungen und Überlegungen
    11ac-Implementierungen
  • Rip-n-Replace & Rolling Upgrades
  • Das Alte rauswerfen
  • Planungs- und Diagnosetools
  • Zusammenfassung
  • Migrations-Checkliste

Einleitung

IEEE 802.11ac (häufig nur „11ac“ genannt) ist der letzte Schrei. Ein jeder probiert gern neue Technologie aus, und Wi-Fi steht dabei ganz oben auf jedermanns Liste. Anbieter haben die ersten Wave-1 Access Points (APs) auf Unternehmensebene im 4. Quartal 2012 gestartet und seitdem sind die 11ac-APs in einem halsbrecherischen Tempo von den Regalen geflogen. Das Marketing-Hype um 11ac war überzogen aufgrund der Konkurrenz im Markt, und man konnte sogar hören, dass 11ac-APs kleine Gebäude mit einem Satz überspringen konnten.

Laut Infonetics* würde 11ac bis Ende 2017 einen Marktanteil von ~80 % für Unternehmens-APs und bis 2019 von fast 90% erreichen.
 

*Wireless LAN Equipment and WiFi Phones Quarterly Worldwide and Regional Market Share, Size, and Forecasts: 4Q14
 

 

 

Viele Besitzer von 11n-Infrastruktur begnügen sich seit vielen Jahren mit ihren Installationen und haben beschlossen, mit der Aktualisierung zu warten, bis 11ac Wave-2-Produkte auf den Markt kommen. 11n-Netzwerke, sei es in der 2x2:2-, 3x3:2- oder 3x3:3-Ausführung, können in den meisten Fällen für hohe Performance optimiert werden und sind ausreichend für die meisten Unternehmensbereitstellungen von heute. In vielen Situationen wäre es fair zu sagen, dass 11ac ein Upgrade ist, das schön wäre, anstatt notwendig zu sein. Der Nachteil von alternden 11n-Einrichtungen ist, dass viele frühe 11n-AP-Modelle nicht mehr mit neuen Code-Updates unterstützt werden, was ihre Sicherheit und Performance-Funktionssätze beschränkt.

Dieser Artikel ist eine Anweisung und Migrationsanleitung für 11ac-Technologie, bietet Empfehlungen, Best Practices und Tipps für einen erfolgreichen Einsatz. Alle Aussagen in diesem Dokument beziehen sich auf Wi-Fi-Solutions der Enterprise-Klasse und treffen u. U. nicht auf Geräte der Verbraucher-Klasse zu.
 

Das ABC von 11ac

11ac ist eine 5-GHz-Technologie, was bedeutet, dass der IEEE 802.11ac-Anhang die Verwendung im 2,4 GHz-ISM-Band nicht spezifiziert. Die Nutzung der weiteren Kanäle erfordert einen größeren Frequenzbereich und das 2,4-GHz-Band ist auf insgesamt 83,5 MHz beschränkt. Alle Implementierungen der Spezifikation für die physische Schicht für 11ac (PHY) mit 2,4 GHz sind urheberrechtlich geschützt.

Bei der 11ac-Technologie geht es nicht nur um die drahtlose Übertragung. APs sind kleine Computer, mit jeweils einer CPU, mit RAM, Flash usw. Mit jeder neuen Generation von Funktechnologie erhalten wir auch neue Softwarefunktionen, von denen manche die CPU bzw. den Controller des AP schwer belasten. Manche neue 11ac Dual-Radio-APs haben große CPU, oft Dualcore, große RAM, Verschlüsselungs-Entladung, Dual-Gigabit-Ethernetanschlüsse und viele andere High-End-Hardwarefunktionen.

Was macht also 11ac so speziell, dass es das alternde IEEE 802.11n („11n“) ersetzen würde? Um diese Frage korrekt zu beantworten, ist es wichtig zu verstehen, dass 11ac in zwei „Wellen“ („Wave-1“ und „Wave-2“ genannt) gestartet wurde, basierend auf Radio-Chipsatz-Fähigkeiten. Die nachfolgende Grafik zeigt einen kurzen Vergleich zwischen den Technologien, die in jeder der beiden Wellen umgesetzt wurden.
 

PHY/Feature 802.11n Wave-1 802.11ac Wave-2 802.11ac
Kanalbreite 20, 40 MHz 20, 40 MHz 20, 40, 80, 160MHz
Spatiale Ströme 1, 2, 3 2, 3 2, 3, 4
QAM-Modulation 64QAM 256QAM 256QAM
MIMO-Typ SU-MIMO SU-MIMO MU-MIMO
MCS-Support MCS 0-23 für 1, 2, 3 SS MCS 0-9 für 1, 2, 3 SS MCS 0-9 für 1, 2, 3, 4 SS
Max. Datenrate 450 Mbps 1,3 Gbps 3,467 Gbps
TxBF Nein Variable Ja
Radio-Variationen 2x2:2, 3x3:2, 3x3:3 2x2:2, 3x3:3 4x4:4*

*Derzeit erwartet von führenden Wi-Fi-Chipsatz-Herstellern.
 

 

Die Umsätze für die 11ac Wave-1 AP- und Client-Geräte waren sehr erfolgreich für die Industrie und die 802.11ac Geräte werden sicher weiterhin erfolgreich sein, wenn die Geräte der 11ac-Wave-2 den Markt erreichen. Design, Herstellung und Zertifizierung beanspruchen viel Zeit, wenn eine neue Produktreihe auf den Markt gebracht werden soll. Frühe 11ac Wave-2 APs werden für einige Zeit keine DFS-Zertifizierung haben, und Code-Stabilität und Feature-Performance werden unbewiesen bleiben.
 

Kanalbreite

802.11n-Geräte können entweder 20- oder 40-MHz-Kanäle unterstützen. 11ac-Wave-1-Geräte unterstützen 20-, 40-, und 80-MHz-Kanäle, während 11ac-Wave-2-Geräte 20-, 40-, 80-, und 160-MHz-Kanäle unterstützen. 160-MHz-Kanäle eignen sich zur Zeit nicht für die Bereitstellung in Unternehmen aufgrund des Mangels an zusammenhängenden Frequenzbereichen in den 5-GHz-UNII-Bändern, aber der FCC Report and Order (R&O) 14-30 vom 1. April 2014 schlägt Änderungen vor, die bis zu vier nicht überlappende 160-MHz-Kanäle in den USA zulassen könnten. In anderen Länder ist dies von den Regulierungsbehörden abhängig. Der Kanal-Simulator unten, zu finden auf WiFiChannelSimulator.com, zeigt das verfügbare lizenzfreie Spektrum seit dem FCC R & O.
 

Referenz: Wireless Training and Solutions
 

 

 

Die einfachste Methode zum Hinzufügen von Durchsatz zu einem Wi-Fi-Netzwerk ist die Verdoppelung der Kanalbreite, sofern genügend wiederverwendbare, breite Kanäle zur Verfügung stehen. Die Verdoppelung der Kanalbreite bedeutet ungefähr die Verdoppelung der Durchsatzkapazität des Kanals. Wie alles hat der zusätzliche Durchsatz jedoch seinen Preis. Wenn die Kanalbreite verdoppelt wird, wird die zulässige Ausgangsleistung über den gesamten Kanal halbiert. Dies ist wahrscheinlich kein Problem in einigen Umgebungen, aber in anderen kann es eine unnötige technische Herausforderung darstellen. Die Verdoppelung der Kanalbreite erhöht auch das Grundrauschen um 3 dB und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Kollision. Deshalb sind die 80-MHz- und 160-MHz-Kanäle in der Regel dynamisch. APs können Schutzmechanismen wie RTS/CTS verwenden, um 80- oder 160-MHz-Kanäle „freizumachen“. Wenn nur ein Teil des breiten Kanals nutzbar ist, dann verringern die APs die Kanalbreite dieser einzelnen Übertragung, um so viel Durchsatz wie möglich zu erhalten.

Nur weil man 80 MHz und 160 MHz breite Kanäle benutzen kann, heißt dies nicht, dass man es auch unbedingt tun sollte. Es wird empfohlen, 20-MHz-Kanäle in High-Density-Umgebungen wie Hörsälen, Ballsälen, Messegebäuden, Flughäfen und Stadien zu verwenden, da sie die Kanalverwendungs-Effizienz erhöhen. Umgebungen mit niedriger Dichte und hohem Durchsatz wie offene Büroflächen können von 40-MHz-Kanälen in 5 GHz profitieren, vorausgesetzt es sind ausreichend Kanäle für einen vernünftigen Kanalwiederverwendungsplan vorhanden. Wenn nur 1 -2 APs in einer Einrichtung (z. B. einer Zweigstelle) bereitgestellt werden und nur minimale Störungen (moduliert und unmoduliert) auftreten, dann kann die Verwendung von 80-MHz-Kanäle gut funktionieren. Es gibt derzeit keine entsprechende Verwendung für 160-MHz-Kanäle außer hochdirektionalen Punkt/Punkt-Verbindungen. In einem bestimmten Gebiet, in dem sehr hoher Durchsatz ständig erfordert wird, kann das Konfigurieren eines Zugriffspunkts für die Verwendung eines 80-MHz-Kanals in diesem Bereich in Ordnung sein, so lange die umliegenden APs keinen Teil dieses 80-MHz-Kanals verwenden.
 

SU-MIMO vs. MU-MIMO

Alle 11n-Geräte sind aktiviert für Single-User MIMO (SU-MIMO), was bedeutet, dass nur jeweils eine Übertragung, sei es Uplink oder Downlink auf einem Kanal erfolgen kann. 11ac Wave-1-Geräte sind für MIMO (SU-MIMO) aktiviert, während 11ac Wave-2 APs mit Multi-User-MIMO (MU-MIMO) Technologie ausgestattet werden.

MU-MIMO ist eine Technologie nur für Downlink (von AP zu Client), die mehrere gleichzeitige Übertragungen mittels Beamforming (TxBF)-Technologie zur Steigerung der RF-Signale in einigen Bereichen ermöglicht, während sie sie in anderen ausblendet. Die meisten MU-MIMO-APs werden in der Lage sein 3 oder 4 gleichzeitige Übertragungen zu handhaben. MU-MIMO-Technologie erhöht die MAC-Effizienz bei einem 3SS- oder 4SS-fähigen AP, der mehrere 1SS-fähige Clients unterstützt.
 

Spatiale Ströme

Ein spatialer Strom ist die Technologie, einen Datenstrom in mehrere Teile (so genannte spatiale Ströme) aufzuteilen und sie dann gleichzeitig über mehrere Radio-Ketten auf dem gleichen Kanal zu übertragen.
 

Die Verwendung von Multipfad- und digitalen Signalprozessoren (DSPs) ermöglicht MIMO-fähigen Empfängern, die spatialen Ströme zu dekodieren und den Datenstrom zu rekonstruieren. 11n und 11ac Wave-1-Geräte unterstützen bis zu 3SS, aber 11ac Wave-2-Geräte unterstützen bis zu 4SS.
 

256QAM

Modulation ist das Mittel, mit denen Daten auf Carrier-Wellen codiert werden. 11n beschränkt sich auf 64 QAM Modulation, während 11ac 256 QAM eingeführt hat. 256 QAM ist eine komplexere Modulationsart, die deutlich höhere SNR für den Betrieb erfordert. Aus diesem Grund ist es üblich, dass Client/AP-Verbindungen nach nur 40-50 Fuß auf 64 QAM zurückstufen. Das Diagramm auf der rechten Seite stellt eine 64 QAM Konstellation dar, auf der jeder Punkt 6 Bits repräsentiert. Eine 256 QAM-Konstellation hat 64 Punkte pro Quadrant, und 8 Bits sind codiert pro Punkt.
 

SNR

Die höheren MCS Raten von 11ac sind an die 256QAM-Modulation gebunden. Die beste Stelle zum Referenzieren der Komponenten eines MCS befindet sich auf MCSIndex.com. Denken Sie daran, dass die Verdoppelung der Kanalbreite das Grundrauschen um 3dB erhöht, und 80-MHz-Kanäle daher automatisch ein um 6dB höheres Umgebungsrauschen als 20-MHz-Kanäle haben werden. Gemäß der Tabelle unten ist ein SNR von mindestens 37dB erforderlich, um MCS9 zu erreichen (die höchste MCS-Rate für 11ac) für einen 80-MHz-Kanal. Dies ist ein unangemessen hohes SNR und ohne signifikante Kanal-Wiederverwendung könnten die Co-Kanalkonflikte (Störung) erheblich sein. Es folgt ein ausgezeichnetes Diagramm für die Zuordnung von MCS-Raten zu erforderlichem SNR.

Referenz: RevolutionWiFi.net
 

 


Vorteile von 11ac

In typischen Wi-Fi-Bereitstellungen in Unternehmen verwenden Client-Geräte im Durchschnitt nicht mehr als 5 Mbit/s. Sicherlich kann der Spitzendurchsatz weit über 100 Mbit/s für einen bestimmten Client erreichen, aber nur die Minderheit der WLAN-Client-Geräte kann einen hohen Durchsatz für längere Zeit aufrecht erhalten. Das bedeutet, dass die aktuellen 11n-Installationen oft für Büroumgebungen niedriger Dichte und ähnliche Bereitstellungen ausreichen. Eine gute ROI-Realisierung für 11ac ist abhängig vom Upgrade zu 11ac-Client-Geräten und Optimieren von Design, Installation und Konfiguration des Wi-Fi-Netzwerks. Mit der gleichen installierten Clientgeräte-Basis kann ein gut optimiertes 3x3:3 11n-Netzwerk eine schlecht entworfene 3x3:3 11ac-Installation übertreffen.

Wo 11ac wirklich glänzt und Infrastruktur-Upgrades oft gerechtfertigt sind, ist in High-Density- und/oder Hochdurchsatz-Umgebungen:

  • Arenen
  • Amphitheater
  • Auditorien
  • Ballsäle
  • Stadien
  • Konferenzzentren
  • Auditorien
  • Konzertsäle
  • Kasinos
  • Hörsäle
  • Große Konferenzräume
  • Pressebereiche
  • Öffentliche Veranstaltungen
  • Stadien
  • Messen
  • Börsensäle

11ac-APs haben Funkgeräte höherer Qualität (z.B. bessere Empfangsempfindlichkeit), schnellere CPUs und unterstützen die neuesten Performance-Funktionen vom Hersteller. Zwar ist 11ac Wave-2 noch unbewährt, es verspricht jedoch, die MAC-Effizienz mittels MU-MIMO in einfachen und mobilen Geräteumgebungen zu verbessern.

Ein wichtiger Aspekt der 11ac-Bereitstellung ist, dass 11ac-APs (Wave-1 und Wave-2) nahtlos mit 11n APs (alle Sorten) existieren können. Es ist ein bewährtes Verfahren der Branche, 11ac-APs in Bereich mit hoher Dichte und hohem Durchsatz zu platzieren und die 11n APs in Bereiche mit niedriger Dichte und niedrigem Durchsatz abzuschieben. Es ist auch üblich, dass bestimmte APs mit breiten Kanälen installiert werden, während die Mehrheit der APs in einer Installation nur 20-MHz-Kanäle verwenden. Dies ermöglicht eine effiziente Nutzung des Frequenzspektrums und bewahrt gleichzeitig Flexibilität für sehr hohen Durchsatz in bestimmten Bereichen. Ein Vorbehalt zur Koexistenz von 11n/11ac ist, dass 11n- und 11ac-APs unterschiedliche Funktionssätze unterstützen können, selbst wenn sie vom gleichen Hersteller kommen, bedingt durch die CPU/RAM-Beschränkungen in 11n-APs. Dies würde bedeuten, dass führende Features nur in bestimmten Bereichen installiert werden könnten, und führt zu Design-Einschränkungen, wie z. B. der weitestmöglichen Isolierung von 11n und 11ac voneinander (z.B. in verschiedenen Gebäuden oder Standorten).
 

 

Verdrahtete Herausforderungen und BetrachtungenAufgrund des Marketing-Eindrucks ist es typisch für Wi-Fi-Hersteller, zuerst einen High-End-AP einzuführen, wenn eine neue Technologie auf den Markt kommt. High-End-APs der ersten Generation erfordern häufig 802.3at (PoE +), um mit voller Kapazität zu arbeiten. Es dauert in der Regel nicht lang, bevor Hersteller von WLAN-Infrastruktur Low-End-AP nachfolgen lassen, die mit voller Kapazität auf 802.3af (PoE) laufen, und dann einen AP für den mittleren Bereich, der sich kaum (oder fragwürdig) in ein PoE-Budget zwängen lässt. Das war bisher die konsequente Markteinführungsstrategie während der 11n- und 11ac Wave-1-Produkteinführungen für eine Vielzahl von Wi-Fi-Herstellern.

11ac Wave-2 APs sind für hohe Leistung ausgelegt und haben einige neue leistungsfressende Verbesserungen. Die erste Verbesserung ist die Fähigkeit für 4 spatiale Ströme (4SS). 4SS-Fähigkeit bedeutet, dass man gleichzeitig vier Sende- und Empfangs-Radioketten haben kann. Aber während dies Verbesserungen in Geschwindigkeit bedeuten kann, erhöht es auch deutlich die Leistungsaufnahme. Die zweite Erweiterung liegt bei CPU und Arbeitsspeicher. Da wir jetzt die Möglichkeit haben, mehr Daten mit 4SS zu bewegen, brauchen wir eine CPU und einen Speicher, die schnell genug sind, um den möglichen Durchsatz der APs zu erreichen. CPUs sind die größten Stromverbraucher in einem AP.

Die Verbreitung von PoE+ war langsam im Vergleich zu der Akzeptanz von 11ac aufgrund des langen Kaufzyklus (~10 Jahr) von Ethernet-Switches. Glücklicherweise gibt es jetzt viele neue Treiber für PoE+ zusätzlich zu den High-End-APs. Eine Vielzahl von industriellen und kommerziellen Geräten kann auch im Rahmen des 30-W-PoE+-Budgets arbeiten. Dieser Trend ermöglicht den AP-Herstellern, sich weniger darum zu kümmern, APs in ein 15,4-W-Budget zu zwängen und sich statt dessen stärker auf hohe Performance zu konzentrieren.

Es gab viele falsche Informationen über die Notwendigkeit von >1  Gbit/s Ethernet Backhaul-Links auf 11ac-APs. Schlicht gesagt sind Backhaul-Links über 1 Gbit/s für 11ac nicht erforderlich – auch nicht mit 11ac Wave-1 oder 11ac Wave-2. Jüngste Bemühungen von Normenorganisationen haben die Möglichkeit geschaffen 2,5 Gbit/s- und 5 Gbit/s-Ethernet in naher Zukunft zu erhalten, aber diese Geschwindigkeiten werden nicht benötigt zur Unterstützung von Zwei-Radio-, Dual-Band-11ac Wave-1 oder 11ac Wave-2 APs.

Der Durchsatz eines APs beträgt etwa 50% der Datenrate, im besten Fall. Unternehmenskunden verwenden keine 160 MHz breiten Kanäle und 80 MHz-Kanäle werden nur in ganz besonderen Fällen verwendet. Zum Zweck der Berechnung, unter Verwendung des besten Falls und mit Einbeziehung beider Enden der Verbindung, da sie 11ac sind, können wir die folgenden Zahlen verwenden:

 

80-MHz-Kanal x 4SS x 256 QAM + SGI = 1,733 Gbit/s (Datenrate) x 50 % = ~ 867 Mbit/s

 

Eine wichtige Klarstellung hier ist, dass Gigabit Ethernet Vollduplex ist, d. h. es kann 1 Gbit/s Uplink verschieben und gleichzeitig ein weiteres Gbit/s Downlink. Im Gegensatz dazu ist das oben erwähnte ~ 867Mbit/s unidirektional, berücksichtigt RF-Interferenzen nicht und macht die Annahme, dass nur ein Client mit einem Zugriffspunkt kommuniziert (kein Stau). Dies macht das Erreichen dieser Zahlen etwas unrealistisch.

 

Noch vor Kurzem hätten die meisten Kunden viel mehr Daten heruntergeladen (Downlink) als hochgeladen (Uplink). Mit der wachsenden Popularität der Social Media-Sites sehen wir fast ein 50/50-Verhältnis des Uplink/Downlink-Verkehrs in den meisten Netzwerken. Diese 50/50 Aufteilung des Durchsatzes würde den Verkehr in jede Richtung im Wesentlichen um die Hälfte verringern (z. B. ~ 433 Mbit/s Uplink, ~ 433 Mbit/s Downlink). Jedoch mit bidirektionalen Datenflüssen würde der AP mit seinem eigenen Client konkurrieren und der 802.11 Konflikt-Prozess würde Overhead (Kollisionen, zusätzliches Backoff, etc.) hinzufügen. Dies könnte im besten Fall den realistischen Durchsatz bis unter 400 Mbit/s in jeder Richtung bringen und das ist nur ~40 % Auslastung einer 1 Gbit/s-Verbindung.

Wie gesagt, dies ist die perfekte Durchsatz-Situation, und es besteht praktisch keine Chance, dies in realen Umgebungen zu erreichen wegen der folgenden Gründe:

  • Konflikte, während mehrere Clients versuchen, auf den Kanal (Co-Kanal-Konflikte) zuzugreifen
  • Störung durch benachbarte Kanäle
  • HF-Störquellen
  • Schutzmechanismen für Rückwärtskompatibilität
  • Gemischte PHY/Client-Umgebung oder Wireless-Infrastruktur
  • CPU-Beschränkungen auf dem AP
  • Schlecht funktionierender Code auf dem AP bzw. Controller
  • Mangelhafte Client-Treiber

Dies ist keine umfassende Liste. Es gibt viele andere technische Probleme, die zu einer suboptimalen Leistung führen könnten. Mit ~30 Client-Geräten, mit einer Reihe von 11n- und 11ac-Funktionen in Verbindung mit 4x4:4 11ac Wave-2 AP (Dual-Band-, mit einem 2,4-GHz-11n-Gerät), kann der Gesamtdurchsatz in realen Implementierungen (z.B. 40 MHz x ≤3SS x 64QAM + SGI) im besten Fall von 150-200 Mbit/s reichen, aggregiert über beide Geräte. Der Durchsatz ist vollständig abhängig von der Client-Mischung, und es muss verstanden werden, dass ein zugehöriges 11a, 11 b, oder 11g die Fähigkeit eines APs zunichte machen kann.

Einige Wi-Fi-Hersteller haben bereits begonnen, doppelte 5 GHz-11ac-APs herzustellen, obwohl es bisher noch nicht bewiesen ist, dass zwei 5-GHz-Radios ohne signifikanten Durchsatz-Verlust aufgrund von ACI koexistieren können. Selbst wenn wir das ACI-Problem lösen könnten, würde eine solche Konfiguration auch die Auswahl an konfigurierbaren Kanälen entscheidend einschränken. Wenn zwei (oder mehr) solcher Funkgeräte ohne ACI nebeneinander existieren könnten, könnten wir ein 1 Gbit/s-Backhaul effektiver verwenden. Wir können jedoch dennoch nur etwa 80 % einer 1 Gbit/s-Link-Kapazität (z.B. ~400 Mbit/s + ~400 Mbit/s Uplink und ~ 400 Mbit/s + ~ 400 Mbit/s Downlink) in Zeiten der Spitzenauslastung unter Berücksichtigung eines fast unrealistisch perfekten Szenarios erreichen.

Im heutigen Markt, wo ein Doppel-Radio-AP ein 5 GHz-, 3x3:3 11ac-Radio und ein 2,4-GHz-3 X 3:3 11n-Radio aufnimmt, wäre der höchste Durchsatz, der in Betracht gezogen werden könnte, ~400 Mbit/s Uplink und Downlink für 5GHz 11ac plus zusätzliche ~ 40Mbit/s Uplink und ~ 40Mbit/s Ddownlink für 2,4  GHz 11n. Dies umfasst weniger als 50 % Auslastung einer 1 Gbit/s-Verbindung im besten Fall. Aufgrund eines 802.11 Konflikts wegen Verbindung mehrerer Clients mit dem AP, Interferenz-Quellen (moduliert und unmoduliert) auf beiden Bändern und Verwendung von 40 MHz- anstelle von 80 MHz-Kanälen, können die berechneten „440 Mbit/s“ an bi-direktionalem Durchsatz schnell um 50 % oder mehr in jede Richtung reduziert werden.
 


11ac-Implementierungen

Wenn Sie sich entschieden haben, eine 11ac-Bereitstellung durchzuführen, sehen Sie sich einer der beiden Bereitstellungsoptionen gegenübergestellt: Greenfield oder Upgrade. Entweder installieren Sie eine WLAN-Infrastruktur zum ersten Mal oder Sie aktualisieren eine vorhandene Bereitstellung. Angesichts der allgegenwärtigen Natur der Wi-Fi-Technologie, ist es viel wahrscheinlicher, dass Sie ein Upgrade erwägen. Sie können auch vor einer finanzpolitischen Entscheidung stehen, ob ihre vorhandenen Geräte das Ende ihres nützlichen und/oder kosteneffektiven Lebens erreicht haben.
 

Rip-n-Replace & Rolling Upgrades

Wenn Budgetzwänge es zulassen, können „Wegwerfen und Ersetzen“-Bereitstellungen für Aufregung sorgen... in der Tat so spannend sein, dass einige Netzwerk-Manager die Bedeutung des Übergangs von einem älteren Single Input Single Output (SISO) -System (z. B. 11a, 11b und 11g) zu einem Multiple Input/Multiple Output (MIMO)-System (z.B. 11n und 11ac) übersehen. Diese beiden Arten von Systemen sind sehr unterschiedlich, und die Installation von 11n oder 11ac als Ersatz für 11a/b/g-Systeme sollte immer ein neues Design, eine neue Studie und Validierung des Netzwerks umfassen. Man sieht selten 11a-, 11b- und 11g-APs, die auf einem Niveau fungieren, das für den Kunden akzeptabel ist. Da 11ac-APs im Wesentlichen den gleichen Preis wie 11n-APs (bei ähnlichen Leistungsdaten) haben, ist der Umstieg von älteren 11a/b/g APs auf 11ac APs finanziell sehr sinnvoll. Der Wechsel von einem 11n-System zu einem 11ac-System kann auch ein neues Design, eine neue Studie und Validierung erfordern. Wenn das 11n-Design optimiert war, ist es möglich, dass viele der AP-Standorte wiederverwendet werden können, wenn die Client-Dichte und Benutzer-Durchsatzanforderungen (aufgrund der Anwendungsanforderungen) in etwa gleich geblieben sind. Wenn die Client-Dichte und/oder Benutzer-Durchsatzanforderungen deutlich zugenommen haben, wird ein Redesign weiterhin empfohlen. Radio-Qualität (z.B. Empfangsempfindlichkeit) von 11ac-Radios ist oft deutlich besser als die der 11n-Radios mit ähnlichen Preislagen, so dass Konfigurationsanpassungen zum Optimieren der APs an ihre Umgebungen gemacht werden können.

Das einzige Szenario, in denen 11ac Wave-2 APs umfassend 11ac Wave-1 APs ersetzen würden, wäre bei einem Wechsel der WLAN-Infrastruktur-Anbieter (aus einer Vielzahl von möglichen Gründen). Wenn Haushaltszwänge den Ersatz der gesamten WLAN-Infrastruktur nicht zulassen, dann ist ein „Rolling Upgrade“ die Lösung. Eine Aufrüstung des 11n-Netzwerks mit 11ac oder des 11ac-Wave-1-Netzwerks mit 11ac Wave-2 kann einen hohen ROI erzielen und dabei eine erhebliche Menge an Geld einsparen. Rolling Upgrades führen dazu, dass der Kunde gleichzeitig eine Mischung von 11n- und/oder 11ac-Hardware verwendet, manchmal von verschiedenen Herstellern. Die bewährte Methode besteht darin, die Systeme (z.B. über Gebäude oder Website) aufzutrennen und dann 11ac-APs an Orten zu platzieren, die High-Density/Hochdurchsatz-Anforderungen haben.
 

Das Alte rauswerfen

Es gibt sehr wenige Szenarien in Netzwerken, wo die Beseitigung eines Geräts oder Gerätetyps eine 10-fach verbesserte Leistungssteigerung zum Ergebnis haben kann. Die Entfernung von älteren 11a/b/g-Clients und APs aus dem Netzwerk kann eine solche Erhöhung bewirken, indem die Notwendigkeit für einige Schutzmechanismen für die MAC-Schicht eliminiert wird. Wenn ein Endbenutzer die Rendite maximieren und die Vorteile genießen will, die 11ac bringen kann, muss er ältere Clients und APs aggressiv entfernen.

Wenn Clients nicht nur Computer oder mobile Geräte sind, sondern stattdessen Geräte mit 11a/g/n, wie Infusionspumpen im Gesundheitsbereich, Registrierkassen im Einzelhandel und Industrie-Scanpistolen in der Lagerhaltung, dann bietet die 11ac Infrastruktur kaum einen spürbaren Vorteil gegenüber 11n, vorausgesetzt, dass beide gut ausgeführt sind.
 

 

Wenn Sie über eine 11n-Infrastruktur verfügen, empfehlen wir die Aktualisierung so vieler Client-Geräte wie möglich (von 11a/b/g/n zu 11ac), bevor ein Infrastruktur-Update zu 11ac durchgeführt wird. Besonders wichtig ist es, sich der nur 2,4-GHz-Client-Geräte zu entledigen und deren Einkauf einzustellen. Zu diesem Zweck ist es wichtig, den Einkauf in den Technologie-Prozess einzubinden, damit dort die Folgen der Kostensenkung in diesem Bereich verstanden werden.

Betrachten Sie den Upgrade-Prozess für einen Desktop-Computer, wo Sie mehrere Komponenten (z.B. Motherboard, RAM, Festplatte, CPU, Lüfter, etc.) in Betracht ziehen müssen. Diese Komponenten sind i. d. R. geeignet füreinander, wenn der Computer gebaut wird. Wenn Sie aufrüsten, ist es üblich, festzustellen, dass die Aktualisierung einer Komponente zur Aufrüstung der meisten anderen Komponenten führt. Es ist oft das gleiche mit WLAN-Infrastruktursystemen. Wenn Sie Ihre APs von 11a/b/g oder 11n (2x2:2) zu 11ac Wave-2 4x4:4 aufrüsten, können Durchsatz und Funktionsfähigkeiten des APs die Fähigkeiten des Controllers übersteigen. Darüber hinaus kann das System jetzt als missionskritisch gelten, während es das bisher nicht war. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, alle Systemkomponenten (z.B. WNMS, Controller, APs, Sensoren, Software-Services) während eines Upgrades zu bewerten anstatt nur der APs.
 

Planungs- und Diagnosetools

Das Wi-Fi-Netzwerk-Design ist ein iterativer Prozess, der mit einer gründlichen und genauen Beurteilung der Kundenanforderungen und Einschränkungen beginnt. Sobald diese verstanden werden, ist der zeiteffizienteste nächste Schritt das Vorhersagemodellieren. Je mehr Mühe und Genauigkeit (z.B. Wandverlustmessungen, Verständnis der optimalen Verwendung der Software etc.), an diesen Teil der Netzwerk-Planung aufgewendet wird, desto höher wird die Netzwerkleistung nach der Installation sein. Die AirMagnet Planner & Survey Pro-Produkte bieten den Drahtlos-Technikern die Tools, um effizient und genau die Fähigkeit eines Netzwerks modellieren und bewerten zu können, damit sie die erforderlichen Anforderungen für Deckung, Durchsatz und Mobilität erfüllen. Der AirMagnet Planner bietet eine Vielzahl von Modellierungs-Features, z. B. Kartenkalibrierung, Wandverlust, 2D- und 3D-Visualisierung, Multi-Floor-Modellierung, Dämpfungsbereiche, ausgeschlossene Bereiche, benutzerdefinierbare Farbpalette und einen umfassenden Satz von AP- und Antennenparametern. Fast alle Funktionen sind anpassbar, und eine breite Auswahl von Kartenformaten wird unterstützt, einschließlich CAD-Dateien.
 

Abbildung: AirMagnet Planner und Survey PRO Tools
 
 

Beim Durchführen einer Untersuchung vor Ort, um eine Bereitstellung zu überprüfen, die 802.11ac-Clients unterstützen soll, müssen 802.11ac Adapter verwendet werden, um die Bereiche genau zuzuordnen und zu überprüfen, die Nutzen aus den neueren Datenraten und Kanalbreiten ziehen werden. Dies ist der empfohlenen Methode der Verwendung von intelligenten Geräten zum Sammeln von Studiendaten ähnlich, wenn intelligente Client-Geräte in dieser Umgebung vorhanden sein werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die für die Vorteile von 802.11ac vorgesehenen Bereiche auch wirklich die Leistungen erhalten.

Während ein Diagnosetool nur für 802.11n manche Probleme in 11ac-Netzwerken beheben kann (die meisten Verwaltungs- und Kontroll-Frames werden mit 802.11g/n (2,4 GHz) oder 802.11a/n (5 GHz) MCS-Geschwindigkeiten gesendet), sind 802.11ac-aktivierte Diagnosegeräte und Tools wie der AirMagnet WiFi Analyzer für einen vollständigen Überblick über das Netzwerk und dessen Leistung erforderlich. Die Anforderung für einen 11ac-Chipsatz in Diagnose-Tools hängt in den meisten Fällen mit dem Verständnis des Chipsatzes der Modulation zusammen, die für 11ac VHT-modulierte Daten-Frames und Kanalbreiten von 80 MHz oder 160 MHz verwendet wird.
 

Abbildung: AirMagnet WiFi Analyzer PRO
 

Zu diesem Zeitpunkt kommen 11ac-aktivierte Diagnose-Tools auf den Markt. Wenn das Diagnosetool softwarebasiert statt eines tragbaren Geräts (oder etwas Ähnlichem) ist, dann sind jetzt Treiber für 11ac-Client-Adapter für viele Tools auf dem Markt verfügbar. Die Aufrüstung zu 11ac-aktivierten Diagnose-Tools, wenn verfügbar, ist oft gut angelegtes Geld, aufgrund der verbesserten Qualität und Empfangsempfindlichkeit von 11ac-Radios. Je besser ein Diagnosetool hören kann, desto besser kann es seine Arbeit tun.
 


Zusammenfassung

11ac bringt eine Vielzahl von technischen Verbesserungen ein (siehe unten), aber es ist wichtig, seine realen Fähigkeiten realistisch zu sehen. Jede dieser Verbesserungen hat das Potential zur Verbesserung der Kommunikationseffizienz in der richtigen Umgebung; jedoch können die vermarkteten Vorteile einiger Verbesserungen u. U. in manchen Szenarien nicht realisiert werden.

  • Breite Kanäle, bis zu 160 MHz
  • Downlink MU-MIMO
  • Modulation 256QAM
  • Vier spatiale Ströme (4SS)
  • Verbesserte Geschwindigkeit über Distanz
  • Leistungsfähigere Hardware
  • Handhabung höherer Dichte

In Umgebungen mit hoher Dichte wird die Verwendung von 20 MHz-Kanälen empfohlen. MU-MIMO hat sich noch nicht bewährt und bietet nur fragwürdige Verbesserung in Downlink-Durchsatz aufgrund von Protokoll-Overhead und Komplexität. 256QAM ist u. U. nur verwendbar bis zu ~50 Fuß, was in vielen Umgebungen nicht besonders nützlich sein mag. 4SS eignet sich nur, wenn Client-Geräte vier spatiale Datenströme unterstützen können (was Mobilgeräte ausschließt) und die Umgebung ausreichend spatiale Strom-Dekorrelation unterstützt.

Wenn Sie den Übergang zu 11ac in Betracht ziehen, werden Sie konfrontiert mit der Entscheidung, ob Sie „Wegwerfen und Ersetzen“ (evtl. durch einen anderen Anbieter) oder das vorhandene Netzwerk aktualisieren sollen. Unabhängig davon, welchen Ansatz Sie wählen, ist ein Schlüssel zum Erfolg, dass man sich an folgendes erinnert:

  • 11ac und 11a/g sind sehr unterschiedliche Technologien, die beide eine eigene Art von Netzwerkdesign erfordern
  • 11ac und 11n verwenden ähnliche Technologien, aber seit 11n wurden bedeutende Änderungen in die Hardware eingeführt

Neben 11ac Chipsatz Verbesserungen über 11n hinaus auf 5 GHz haben Dual-Radio 11ac-APs auch verbesserte 2,4 -GHz 11n-Chipsätze, die empfindlicher und störungsanfälliger sein und bessere Geschwindigkeit über Distanz haben werden.

Es wird dringend empfohlen, dass bei einer Umstellung auf 11ac die Verwendung des 2,4 GHz ISM-Bandes soweit wie möglich reduziert wird. Die Abkehr von 2,4 GHz verbessert die Benutzerfreundlichkeit, erhöht die Netzwerk-Kapazität, verringert Anwendungsausfälle und Support-Tickets und führt zu deutlich niedrigeren TCO der WLAN-Infrastruktur.

Das Design eines Wi-Fi-Netzwerks ist ein iterativer Prozess, erfordert Anpassungen nach der Installation und die laufende Überwachung, um eine maximale Rendite zu erzielen. Hochmoderne Tools für Design, Studie und Fehlerbehebung von 802.11ac-Design sind notwendig, um optimale Platzierung und Konfiguration der AP, minimale Gleichkanalstörungen, maximale Leistung und beständige WLAN-Gesundheit sicherzustellen. NetScout bietet die modernsten Tools, einschließlich AirMagnet Survey und Planner, Spectrum XT, Wi-Fi Analyzer Pro und AirCheck Wi-Fi-Tester, und verpflichtet sich, den Kunden zu einer reibungslosen Migration zu 11ac zu verhelfen.
 

 
 
Migrations-Checkliste

Betrachten Sie Kanalbreiten

  • Es wird empfohlen, 20-MHz-Kanäle in High-Density-Umgebungen wie Hörsälen, Ballsälen, Messegebäuden, Flughäfen und Stadien zu verwenden, da sie die Kanalverwendungs-Effizienz erhöhen. Umgebungen mit niedriger Dichte und hohem Durchsatz wie offene Büroflächen können von 40-MHz-Kanälen in 5 GHz profitieren, vorausgesetzt es sind ausreichend Kanäle für einen vernünftigen Kanalwiederverwendungsplan vorhanden. Wenn nur 1 -2 APs in einer Einrichtung (z. B. einer Zweigstelle) bereitgestellt werden und nur minimale Störungen (moduliert und unmoduliert) auftreten, dann kann die Verwendung von 80-MHz-Kanäle gut funktionieren. Es gibt derzeit keine entsprechende Verwendung für 160-MHz-Kanäle außer hochdirektionalen Punkt/Punkt-Verbindungen. In einem bestimmten Gebiet, in dem sehr hoher Durchsatz ständig erfordert wird, kann das Konfigurieren eines Zugriffspunkts für die Verwendung eines 80-MHz-Kanals in diesem Bereich in Ordnung sein, so lange die umliegenden APs keinen Teil dieses 80-MHz-Kanals verwenden.
Seien Sie realistisch über den Zugriff auf die höchsten Datengeschwindigkeiten
  • Gemäß der Tabelle unten ist ein SNR von mindestens 37dB erforderlich, um MCS9 erreichen (die höchste MCS-Geschwindigkeit für 11ac) für einen 80-MHz-Kanal. Dies ist ein unangemessen hohes SNR und ohne signifikante Kanal-Wiederverwendung könnten die Co-Kanalkonflikte (Störung) erheblich sein.
Bewerten Sie Ihren drahtgebundenen Backhaul
  • Schlicht gesagt, sind Backhaul-Links über 1 Gbit/s nicht für 11ac erforderlich - weder für 11ac Wave-1 noch für 11ac Wave-2.
Bestimmen Sie Ihre Design-Methodik
  • Wenn die Client-Dichte und/oder Benutzer-Durchsatzanforderungen deutlich zugenommen haben, wird ein Redesign weiterhin empfohlen.
  • Die bewährte Methode besteht darin, die Systeme (z.B. über Gebäude oder Website) aufzutrennen und dann 11ac-APs an Orten zu platzieren, die High-Density/Hochdurchsatz-Anforderungen haben.
  • Wenn ein Endbenutzer die Rendite maximieren und die Vorteile genießen will, die 11ac bringen kann, muss er ältere Clients und APs aggressiv entfernen.
Wählen Sie die richtigen Tools
  • Beim Durchführen einer Untersuchung vor Ort, um eine Bereitstellung zu überprüfen, die 802.11ac-Clients unterstützen soll, müssen 802.11ac Adapter verwendet werden, um die Bereiche genau zuzuordnen und zu überprüfen, die Nutzen aus den neueren Datenraten und Kanalbreiten ziehen werden.
  • 802.11ac-aktivierte Diagnosegeräte sind notwendig für einen vollständigen Überblick über das Netzwerk und was es leistet.

 


 
 
 
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