IMPLEMENTIERUNG VON 802.11 AC – REVOLUTION ODER EVOLUTION? | NETSCOUT
Technischer Anwendungsbericht
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IMPLEMENTIERUNG VON 802.11 AC –
REVOLUTION ODER EVOLUTION?

Diese zusätzlichen Anforderungen an die WLAN-Technologie führen dazu, dass Unternehmen unter ständig steigendem Druck stehen, ihre drahtlose Infrastruktur umzugestalten und zu optimieren, um eine höhere Bandbreite bereitstellen zu können. Netzwerkexperten werden häufig vor die Aufgabe gestellt, eine Lösung dafür zu finden.
Die zunehmende Nachfrage nach WLAN-Bandbreite und die wachsende Zunahme von BYOD treiben die Entwicklung neuer Standards zur Kapazitäts- und Duschsatzerweiterung und zur Behebung von Engpässen voran.

Der neueste Standard auf dem Markt ist der VHT-Standard (Very High Throughput) 802.11ac, der im Dezember 2013 ratifiziert wurde. Es sind bereits viele Produkte verfügbar, die den neuen Standard unterstützen. Die unterschiedlichen Aspekte der Unterstützung des Standards sind vom Gerätetyp und vom Veröffentlichungsdatum des Produkts abhängig.

Unternehmen müssen entscheiden wann 802.11ac eingeführt werden soll und wie man den Übergang zur gegebenen Zeit plant und einführt. Die Entscheidung wird von einer Organisation zu anderen variieren und von deren unmittelbarem Bedarf und von deren langfristigen Vision abhängen.

Um ihre Organisation zu befähigen, die rechte Entscheidung zum richtigen Zeitpunkt zu treffen, müssen Netzwerkingenieure verstehen, was die Technologie und die verschiedenen Optionen anbieten, die für die Implementierung verfügbar sind. Dieses White Paper erklärt die Technologie hinter dem 802.11ac Standard, die potenziellen Vorteile, die diese bietet und die Faktoren, die bei der Planung der zukünftigen Entwicklung ihres drahtlosen Netzwerks in Betracht gezogen werden sollten.

Nachfrage nach größerer Kapazität von drahtlosen Netzwerken

Die steigende Nachfrage der Benutzer nach Mobilität und verbindungslosen Protokollen hat dazu geführt, dass die Anforderungen an drahtlose Netzwerke innerhalb der Unternehmen enorm gestiegen sind. Die Benutzer erwarten, dass die Leistung von mobilen Anwendungen der von drahtgebundenen entspricht, unabhängig davon, ob dabei vom Unternehmen bereitgestellte oder eigene Geräte (BYOD) verwendet werden. Sie möchten von jedem beliebigen Gerät auf Anwendungen zugreifen können, von jedem Ort aus, ohne Verzögerung oder Beeinträchtigung der Leistung.

Jüngste Verkäufe von Geräten malen ein Bild, das auf den ersten Blick rosig aussieht. Laut ABI Research machen mobile Geräte, wie Smartphones, Tablet-PCs und e-Reader, 64 % der WLAN-Geräte aus. Außerdem werden laut ABI Research 5 GHz von 68 % der im Jahr 2015 verkauften Geräte unterstützt. Nun könnte man annehmen, dass diese beiden Entwicklungen zu einer Lösung des Bandbreiten-Problems führen. Theoretisch verbrauchen mobile Geräte weniger Daten und das 5-GHz-Band bietet eine größere Bandbreite.

In der Realität setzen Trends in Verbindung mit WLAN-Geräten jedoch der Kapazitätskrise zu. Der Anstieg der Anzahl mobiler Geräte bedeutet mehr Möglichkeiten für Benutzer, mehr als ein Gerät an das drahtlose Netzwerk anzuschließen. Mobile Geräte haben zudem den Nachteil, dass sie geringere maximale Datenraten unterstützen, wodurch die Kapazität für alle drahtlosen Geräte in der Nähe reduziert wird. Während die Tatsache, dass 68 % der neuen Geräte das 5-GHz-Band unterstützen, zwar einige Bedenken aufhebt, benötigen immer noch 32 % der Geräte einen qualitativ hochwertigen WLAN-Zugang im 2,4-GHz-Band. Darüber hinaus unterstützen viele Gerätesegmente mit nur einer Funktion, wie Smart Watches und IOT-Anwendungen (Internet der Dinge), nur das bereits überfüllte 2,4-GHz-Band.
Entscheidungen in Verbindung mit der 802.11ac-Implementierung sollten auf zwei Ebenen betrachtet werden. Zum einen sollten die technologischen Vorteile von 802.11ac im Vergleich zu seinem Vorgänger (802.11n) betrachtet und entschieden werden, ob ein Upgrade erforderlich ist. Zum anderen sollte ermittelt werden, welche 802.11ac-Technologien für das Unternehmen geeignet sind, und Technologien deaktiviert werden, die für private Umgebungen mit geringer Dichte entwickelt wurden.

Einführung eines neuen Standards: 802.11ac

Der 802.11ac ist der neueste Standard für WLAN-Netzwerke mit hohen Geschwindigkeiten. Das IEEE schuf den neuen Standard, um sowohl technologische Weiterentwicklungen als auch ungenutzte Kapazitäten im Bereich der WLAN-Technologie auszunutzen. Das IEEE stellte zudem sicher, dass der 802.11ac rückwärts kompatibel mit allen vorherigen 5-GHz-Standards (einschließlich 802.11n und 802.11a) ist.

Es gibt zwei Hauptgründe, warum die 802.11-Arbeitsgruppe des IEEE den 802.11ac nur für das 5-GHz-Band mit WLAN-Kanälen 36 bis 165 erstellte. Einer der Gründe war, WLAN-Implementierungen zum 5-GHz-Band zu drängen. Das 2,4-GHz-Band, das WLAN-Kanäle 1 bis 14 enthält, ist in vielen Umgebungen, in denen WLAN-Zugang gewünscht wird, überfüllt. Der zweite Grund bestand darin, dass Verbesserungen, die im 802.11ac-Standard spezifiziert wurden, selten im 2,4-GHz-Band verfügbar wären, da dieses Band nur ein beschränktes Frequenzspektrum umfasst.

Die guten Nachrichten in Bezug auf das 2,4-GHz-Band sind, dass die überwiegende Mehrheit der 5-GHz-WLAN-Geräte auch 2,4-GHz-WLAN unterstützt. Wenn ein modernes WLAN-Gerät eine Verbindung mit einem 2,4-GHz-Kanal aufbaut, wird 802.11n verwendet. Wenn dasselbe Gerät über 5 GHz verbindet, verwendet es 802.11ac.

Der 802.11ac ist in Bezug auf seine Umsetzung eine besonders empfindliche Technologie, da einige seiner technologischen Weiterentwicklungen für WLAN-Netzwerke in Unternehmen ungeeignet sind. Die Ingenieure, die 802.11ac entwickelten, wussten, dass es sich bei WLAN um eine weit verbreitete Technologie für die private und gewerbliche Nutzung handelt. Anstatt spezifische 802.11-Änderungen für jeden Anwendungsfall zu entwickeln, entschied das IEEE, eine einzelne 802.11ac-Änderung umzusetzen und den Standard möglichst schnell zu machen.

WiFi-zertifizierte ac-Produkte:
Hauptvorteile

  • Höhere Datenrate: Bereitstellung von Datenraten bis zu 1,3 Gbit/s, d. h. mehr als doppelt soviel als in einem Wi-Fi-zertifizierten n-Netzwerk.
  • Höhere Kapazität: Es können mehrere Geräte gleichzeitig an ein Wi-Fi-zertifiziertes ac-Netzwerk angeschlossen werden, wobei die Leistung nicht beeinträchtigt wird und Engpässe reduziert werden.
  • Niedrige Latenz: Wi-Fi-zertifizierte ac-Geräte können beispielsweise bei Spiel- und Musikanwendungen, bei denen selbst kleine Verzögerungen eine negative Auswirkung haben können, für eine hervorragende Benutzererfahrung sorgen.
  • Energieeffizienz: Durch die Verbesserungen der Wi-Fi-zertifizierten ac-Netzwerke wird weniger Energie bei der Übermittlung von Daten verbraucht.

Abbildung 1: Vorteile von 802.11ac. Bild mit freundlicher Genehmigung von Wi-Fi Alliance.

VERBESSERUNGEN VON 802.11AC

Es gibt sechs technologische Verbesserungen, die speziell zur Steigerung der Leistung von 802.11ac führen sollen. Fünf dieser Verbesserungen sollen zudem für allgemeine WLAN-Implementierungen in der Praxis bereitgestellt werden:

Breitere Kanäle

Der 802.11ac verwendet die OFDM-Technologie (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) für die drahtlose Datenübertragung. OFDM ist seit 802.11, als es als Teil der ersten Änderung des Standards 1999, d. h. 802.11a, eingeführt wurde, Teil der 802.11-Standardfamilie des IEEE.

Seit der Einführung in die 802.11-Standardfamilie war OFDM immer eine Technologie, die einen 20 MHz breiten Kanal nutzte. Eine Kanalbreite von 20 MHz wurde gewählt, weil diese als breit genug galt, um akzeptable Geschwindigkeiten bei gleichzeitiger Vermeidung von Interferenzen zu erreichen. Gleichzeitig ist sie nicht zu breit, wodurch die Implementierung in großen Mehrkanal-Umgebungen erschwert werden könnte.

Das gegenwärtig für drahtlose Verbindungen verwendete 802.11n-Protokoll nutzt 40 MHz-Kanäle, was in Bezug auf die Ein-Kanal-Geschwindigkeit im Vergleich zu den bei vorherigen Standards verwendeten 20 MHz-Kanälen eine wesentliche Verbesserung darstellt. Während 40 MHz breite Kanäle nicht für 802.11n-Implementierungen im 2,4-GHz-Band empfohlen werden, bieten 802.11n-Implementierungen im 5-Ghz-Band genügend spezifische 40 MHz breite Kanäle (12, wenn sie Teil eines ausgeklügelten WLAN-Designs sind). So können die geschwindigkeitsbezogenen kanalspezifischen Vorteile breiterer Kanäle auch in Umgebungen mit niedriger Dichte umgesetzt werden.

802.11ac erhöht den Einsatz mit der Kanal-Bandbreite durch die Unterstützung der Kanalbandbreiten von 80 MHz und 160 MHz. Während ältere Kanalbandbreiten von 20 MHz und 40 MHz auch weiterhin unterstützt werden, ermöglichen 80 MHz und 160-MHz-Kanäle das Erreichen von höheren Datenraten als 802.11n-Geräte und APs erreichen können.

Die Verwendung größerer Kanäle hat jedoch ihren Preis. Sogar einen hohen Preis. Weniger Kanäle sind verfügbar. Weniger Geräte bieten Unterstützung für alle Kanäle. Höhere Signalstärken sind für eine erfolgreiche Datenkommunikation erforderlich.

Man könnte annehmen, dass größere Kanalbreiten dazu führen, dass weniger spezifische Kanäle verfügbar sind. Der internationale Charakter des WLAN sorgt jedoch für eine zusätzliche Komplexität. Je nach dem Land, in dem WLAN implementiert wird, gibt es eine Vielzahl von Regeln dafür, wie das 5-GHz-Frequenzband verwendet werden kann (siehe Tabelle 1).

In den Vereinigten Staaten gelten relativ liberale Regeln für das 5-GHz-Band. Der 802.11ac bietet sechs verfügbare 80-MHz-Kanaloptionen: zwei in universell verfügbaren Frequenzbändern und vier in Bändern, die den Einsatz von Dynamic Frequency Selection (DFS) erfordern, was mit der 802.11h-Änderung des IEEE zusammenhängt. Durch 802.11ac Wave 2 werden 160-MHz-Kanaloptionen für einige Geräte bereitgestellt, allerdings machten diese zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels die deutliche Minderheit aus. Wenn 160-MHz-Kanäle verwendet werden, wird nur einer für Geräte ohne DFS verfügbar sein. Geräte mit DFS-Unterstützung können bis zu drei nutzen. In Europa stehen mit 802.11ac vier 80-MHz-Kanäle zur Verfügung. In der zweiten Phase werden zwei 160-MHz-Kanäle zur Verfügung gestellt. Insgesamt sind dort 19 nicht überlappende 20 MHz-Kanäle verfügbar.

  MIT DFS* OHNE DFS
Kanalgröße US EUROPA US EUROPA
40 MHz 6 9 4 2
80 MHz 3 4 2 1
160 MHz 1 2

* DFS = Dynamic Frequency Selection – for avoiding interference with weather radar

Table 1 - Available 802.11ac channels.


Es gilt zu beachten, dass ohne die Verwendung von DFS die Anzahl der verfügbaren 80 MHz-Kanäle in Europa auf 1 und in den USA auf 2 reduziert wird. Daher ist es für eine erfolgreiche Bereitstellung von 802.11ac im 80- oder 160-MHz-Kanal erforderlich, dass DFS für APs und Clients unterstützt wird.

Für viele Unternehmen verursachen 80-MHz- und 160-MHz-Kanäle ein Problem, das über DFS-Einschränkungen hinausgeht: Breitere Kanäle erfordern höhere Signalstärken. 80-MHz- oder 160-MHz-Kanälen ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass Datenübertragungen über WLAN aufgrund unzureichender Signalstärken oder übermäßig hoher Interferenzen fehlschlagen. Dieses Problem besteht insbesondere bei mobilen Geräten wie Smartphones, da Benutzer die Geräte häufig in unvorhersehbaren Ausrichtungen halten und in unvorhersehbaren Mustern bewegen. Durch die Verwendung schmaler Kanäle kann diese Unvorhersagbarkeit teilweise verringert werden, da Datenübertragungen widerstandsfähiger gegenüber Schwankungen der Signalstärke und Interferenzen sind.

Angesichts der möglichen Probleme in Bezug auf die Kanalbreite, Gerätekompatibilität und Datenresilienz funktionieren die meisten WLAN-Netze in Unternehmen besser, wenn 20 MHz breite Kanäle für den alltäglichen Zugriff auf das Netzwerk verwendet werden. Dies ist eine Tatsache, die eine der am stärksten hervorgehobenen Funktionen von 802.11ac aufhebt.

Verbesserte Modulation und Kodierung

Wenn Sie jetzt enttäuscht sind, weil 80 und 160 MHz breite Kanäle mehr Hype als Nutzen für WLAN-Implementierungen in Unternehmen darstellen, können wir Sie beruhigen. Das 802.11ac-Upgrade bringt in der Praxis tatsächlich Vorteile mit sich. Dazu gehört die Tatsache, dass mehr Daten in einer Funkwelle untergebracht werden können. Der 802.11ac bietet eine höherwertige Modulation: 256-QAM. Durch 256-QAM wird die Anzahl der Bits, die in ein einziges OFDM-Symbol kodiert werden können, auf acht erhöht. Die höchste Modulation von 802.11n war 64-QAM, die nur sechs Bits pro Symbol zuließ. Somit wird jetzt eine 33-prozentige Verbesserung bei den Bitraten ermöglicht.

Der Nachteil von 256-QAM ist, dass dies das RF-Design enorm kompliziert gestaltet, so dass es häufig nicht in WLAN-Implementierungen in Unternehmen verfügbar ist. Die 256-QAM erfordert die Aufrechterhaltung extrem hoher Signal-zu-Rauschverhältnisse, damit Daten erfolgreich übertragen und empfangen werden können. In Umgebungen mit geringer Dichte und geringer Mobilität stellt dies in der Regel kein Problem dar. In Umgebungen mit einer stärkeren Mobilität und einer höheren Benutzerdichte können die theoretischen Vorteile von 256-QAM oft nicht umgesetzt werden.

Gleichzeitig werden eine neue, nicht standardisierte Modulation und Kodierung entwickelt, die noch genauer auf nicht mobile Umgebungen mit geringer Dichte abzielen. Die 1024-QAM stellt eine Verbesserung gegenüber 256-QAM dar, da 10 Bit Daten mit jedem OFDM-Symbol gesendet werden können. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels war noch nicht klar, ob 1024-QAM übergreifend angenommen wird oder ob es zu einer speziellen Technologie für Gamer und andere wird, die WLAN-Verbindungen mit hoher Geschwindigkeit an stationären Geräten benötigen.

Die restlichen drei Verbesserungen von 802.11ac wurden entwickelt, um die Durchsatzkapazität zu verbessern, ohne Datenübertragungsraten zu beeinträchtigen.

Beamforming

Transmit Beamforming (TxBF) ist eine Technologie, die konzipiert wurde, um zuzulassen, dass APs über 802.11ac ein stärker zielgerichtetes drahtloses Signal abgeben können. Der theoretische Vorteil des Beamforming ist, dass das vorgesehene empfangende Gerät ein starkes Signal empfangen würde, der Rest der Umgebung des AP dagegen nicht. Dies dient theoretisch zwei Zwecken: Das beabsichtigte Gerät kann eine höhere Datenrate empfangen und die Störpegel für WLAN-Netze, die ggf. denselben Kanal belegen, werden reduziert.

Obwohl 802.11ac erfordert, dass APs TxBF unterstützen, waren die Auswirkungen von Beamforming in der Praxis minimal. TxBF ist für 802.11ac-Geräte optional, wie auch für 802.11n-APs und -Geräte. Moderne 802.11ac-Geräte unterstützen nicht TxBF bei der Übertragung, und sie unterstützen auch nicht den Verbindungsprozess, den APs für die Optimierung der Effektivität von TxBF nutzen müssten. Aus diesen Gründen ergab die TxBF-Unterstützung bei 802.11ac-APs enttäuschende Ergebnisse bei vielen WLAN-Implementierungen.

Es wurde festgestellt, dass ein nicht standardisierter Ableger von TxBF die WLAN-Leistung in einigen Umgebungen verbessert. Die Verwendung von adaptiven Antennen (Arrays von 60 -Grad-Antennen zur Ausrichtung der Datenübertragung von APs zu Geräten) hat sich als vorteilhaft in Umgebungen erwiesen, in denen der Großteil der Daten auf Geräte heruntergeladen wird und die Geräte bei der Verwendung in der Regel stationär sind. Adaptive Antennen verwenden dasselbe Prinzip wie TxBF (d. h. WLAN funktioniert am besten, wenn die Daten von AP-zu-Gerät zielgerichtet werden), sind in der Ausführung jedoch besser. Nur sehr wenige Anbieter unterstützen adaptive Antennen für 802.11ac-APs und WLAN-Router.

MIMO für mehrere Benutzer + mehr räumliche Datenströme

Die letzten beiden 802.11ac-Verbesserungen in der Praxis (MIMO für mehrere Benutzer (MU-MIMO) und eine erhöhte Anzahl räumlicher Datenströme) können zusammengefasst werden.

MIMO (Multiple Input Multiple Output) bedeutet, dass gleichzeitig mehrere Datenströme über einen einzigen Kanal gesendet und empfangen werden können. MIMO wurde in 802.11n unterstützt und wird auch in 802.11ac unterstützt, wobei es für Geräte jedoch optional ist.

Der 802.11ac verwendet theoretisch MIMO für mehrere Benutzer zur Unterstützung gleichzeitiger Übertragungen zu mehreren Clients. Dies verbessert die Auslastung des Kanals, da mehrere AP-Antennen verwendet werden können. 802.11ac Wave 1 bietet keine Unterstützung für MU-MIMO, 802.11ac Wave 2 allerdings schon. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels waren APs und Geräte für Wave 1 überall erhältlich, während die Unterstützung von Wave 2 sich auf APs beschränkt und keine Geräte MU-MIMO unterstützen.

Der 802.11ac unterstützt zudem eine erhöhte Anzahl räumlicher Datenströme als Teil von MU-MIMO. Während 802.11n bis zu vier räumliche Datenströme mit Einzelnutzer-MIMO unterstützt, ermöglicht 802.11ac bis zu acht räumliche Datenströme mithilfe von MU-MIMO.

Da es sich bei MU-MIMO um eine Technologie handelt, die bisher noch nicht in der realen Welt angekommen ist, besteht natürlich die Frage, ob sie die Leistung tatsächlich verbessern kann und, wenn ja, in welchem Umfang. Wenn MU-MIMO tatsächlich so funktioniert, wie es beworben wird, würde dies zu dramatischen Verbesserungen der WLAN-Leistung führen, und zwar vor allem in Umgebungen, in denen der Großteil der Datenkommunikation per Downlink an Geräte erfolgt. MU-MIMO kann nur mit TxBF funktionierten, daher gelten die zuvor bezüglich TxBF gestellten Fragen auch für MU-MIMO.

802.11n sendet Daten an jeden Benutzer in Reihenfolge, 802.11ac sendet Daten an mehrere Benutzer gleichzeitig.

  802.11n 802.11ac
Frequenzband 2,4 GHz und 5 GHz 5 GHz
Kanalbreite 20 und 40 MHz 20, 40, 60, 80 MHz
(Option 160 MHz)
Räumliche Ströme 1 zu 4 1 bis 8 (bis zu 4 pro Client)
MIMO für mehrere Benutzer Nein Ja
Maximale Client-Datenrate für einzelnen Strom 150 Mbit/s 433 Mbit/s (bei 80 MHz-Kanal)

Tabelle 2: Vergleich der Protokolle 802.11n und 802.11ac.

Sicherheitsprotokoll GCMP

Das Codeprotokoll zur Nachrichtenauthentifizierung mit Blockchiffrenverkettung im Galois-Modus (GCMP) ist eine Verschlüsselungsmethode, die die WLAN-Leistung verbessern könnte, die derzeit jedoch noch nicht von Anbietern von WLAN-AP und -Geräten unterstützt wird.

Die mit 802.11ac verwendeten Sicherheitsprotokolle sind in den meisten Punkten identisch mit denen, die mit 802.11n verwendet werden. 802.11ac-Datenraten, genannt VHT-Raten, sind nicht verfügbar bei Verwendung von WEP oder TKIP, und das gilt auch für die HT-Raten von 802.11n. Aus diesem Grund sollten Wi-Fi-Netzwerke mit 802.11n oder 802.11ac zur Verwendung von AES-CCMP konfiguriert werden, der Verschlüsselungsmethode, die für die WPA2-Zertifizierung erforderlich ist.

Der 802.11ac ermöglicht zudem die Verwendung von GCMP (Galois/Counter-Modusprotokoll), allerdings ist die Zukunft von GCMP eher unklar. Wie auch CCMP bietet GCMP Verschlüsselung und Datenintegrität. Im Gegensatz zu CCMP verwendet GGMP eine Methode namens Galois-Feldmultiplikation zur Authentifizierung jedes einzelnen Datenblocks. Die Verwendung von GCMP durch Galois-Feldmultiplikationen ermöglicht die parallele anstelle der sequenziellen Verschlüsselung von Datenblocks. Damit wird der Verschlüsselungsprozess beschleunigt. Leider haben bisher keine Firmen, die WLAN-APs oder -Geräte herstellen, signalisiert, dass GCMP in der nahen Zukunft oder überhaupt angenommen wird.

NETSCOUT bietet Möglichkeiten, 802.11ac-fähige APs unter Verwendung gegenwärtig unterstützter 802.11n-Adapter zu erkennen, zu analysieren und etwaige Probleme zu beheben. Dies sorgt für wichtige Messwerte, z. B. die Anzahl der im 802.11n- und 802.11a-Netzwerk verfügbaren Clients, die mit diesen Clients verbundenen APs sowie die Kanalauslastung durch 802.11n- und 802.11a-Clients. Durch die Dekodierung der Verwaltungs-Frames für 802.11ac in Echtzeit können Ingenieure die VHT-Funktionen des AP erkennen und somit die durch die Präsenz vorhandener Clients entstehenden Leistungsprobleme in 802.11ac-Netzwerken beheben.

Einführung in Phasen

Der 802.11ac wurde in zwei Phasen auf dem Markt eingeführt. Eine dritte, nicht standardisierte Phase steht noch aus.

Die meisten aktuellen 802.11ac-Access Points und -Geräte unterstützen 802.11ac Wave 1. 802.11ac Wave 1 erfordert APs mit Unterstützung von Kanalbreiten von bis zu 80 MHz, 256-QAM und Einzelbenutzer-MIMO mit bis zu vier räumlichen Datenströmen mit Beamforming.

Die nächste Phase, 802.11ac Wave 2, wird derzeit von manchen APs und keinen Geräten unterstützt. 802.11ac Wave 2 ermöglicht Kanalbreiten von bis zu 160 MHz (entweder ein zusammenhängender 160-MHz-Kanal oder geteilte Kanäle in Form einer „80+80“-Kanalkonfiguration) und MU-MIMO mit bis zu acht Signalströmen.

Auswahl des richtigen Zeitpunkts für die Implementierung des neuen Standards

802.11ac stellt eine zweistufige Frage: ist eine Aufrüstung zu 802.11ac erforderlich und wenn ja, wann?

802.11ac und 802.11n bieten erhebliche Leistungsschübe im Vergleich zu älteren WLAN-Technologien wie 802.11a, 802.11b und 802.11g. Wenn eine dieser letzteren drei Änderungsanträge die derzeit modernste bereitgestellte Wi-Fi-Technologie ist, ist ein Upgrade fast immer empfehlenswert.

Wenn 802.11n die derzeit eingesetzte WLAN-Technologie ist, wird die Entscheidung für das Upgrade situationsabhängig getroffen.

Netzwerkexperten sollten sich u. a. folgende Fragen stellen:
  • Sind meine Benutzer mobil?
Wenn Benutzer mobil sind, kann mit 802.11ac oft nur eine geringe Leistungssteigerung erreicht werden. Die Leistung bleibt tatsächlich nahezu identisch. Mobile Geräte funktionieren in der Regel in schmaleren Kanälen am besten, weil diese eine erfolgreiche Datenübernahme bei geringeren Signalstärken ermöglichen. 802.11n und 802.11ac unterstützen beide 20 MHz als schmalste Kanalbandbreite.
  • Hat meine Umgebung eine hohe Dichte?
Wenn es sich um eine Umgebung mit hoher Dichte handelt, bieten 802.11n und 802.11ac oft ähnliche, manchmal sogar identische Leistungsniveaus. Umgebungen mit hoher Dichte funktionieren am besten, wenn eine große Zahl von APs vorhanden ist und Datenfehler selten vorkommen. Bei Verwendung von 20 MHz breiten Kanälen kann die größte Anzahl an APs bereitgestellt werden, ohne dass es zu einer Überlappung in der Abdeckung von Gleich- oder nebeneinander liegenden Kanälen kommt. Datenfehler werden tendenziell bei der Verwendung von 20 MHz breiten Kanälen minimiert, da Daten im Vergleich zur Verwendung von 40 MHz, 80 MHz oder 160 MHz breiten Kanälen erfolgreich bei niedrigeren Signalstärken empfangen werden können.
  • Ist Konsistenz wichtiger als ein hoher Durchsatz?
Wenn Konsistenz an erster Stelle steht, bieten 802.11n und 802.11ac oft ähnliche Ergebnisse. Der Durchsatz wird tendenziell mit größerer Kanalbreite vergrößert, da weniger APs ein höheres Frequenzspektrum abdecken. Anwendungen mit niedriger Dichte und hohem Durchsatz, wie HD-Video-Streaming, Übertragung großer Dateien und Spiele, funktionieren am besten, wenn 802.11ac über breite Kanäle verwendet wird. Breite Kanäle führen dagegen tendenziell zu geringerer Konsistenz, da Überlappungen in der Abdeckung wahrscheinlicher werden und ein erfolgreicher Empfang der Daten einen höheren Pegel erfordert.
  • Bin ich allein (im WLAN-Sinn)?
Wenn Wi-Fi in einer Umgebung bereitgestellt wird, wo die 5-GHz-Kanäle gesteuert werden können, dann bietet 802.11ac oft einen höheren Durchsatz als 802.11n. Ohne Nachbarn sind 802.11ac-AP oft in der Lage, ungenutztes Frequenzspektrum zu finden, über das sie 80 -MHz breite Kanäle verwenden. Wenn Nachbarn vorhanden sind, funktionieren 20 MHz breite Kanäle oft am besten, da WLAN-Geräte über schmälere Kanäle Daten konstanter bei Aktivitäten benachbarter Kanäle empfangen können.

Planung der Implementierung von 802.11ac

Wenn die Entscheidung getroffen wurde, ein Upgrade auf 802.11ac vorzunehmen, sollten zusätzliche Faktoren in Betracht gezogen werden. Einige dieser Faktoren beinhalten:
  • Netzwerk-Upgrades
  • Kanalzuweisung
  • Auswirkung der Verwendung von DFS-Kanälen
  • Auswirkung von vorherigen Standards
NETSCOUT bietet Möglichkeiten, 802.11ac-fähige APs unter Verwendung gegenwärtig unterstützter 802.11n-Adapter zu erkennen, zu analysieren und etwaige Probleme zu beheben. Dies sorgt für wichtige Messwerte, z. B. die Anzahl der im 802.11n- und 802.11a-Netzwerk verfügbaren Clients, die mit diesen Clients verbundenen APs sowie die Kanalauslastung durch 802.11n- und 802.11a-Clients. Durch die Dekodierung der Verwaltungs-Frames für 802.11ac in Echtzeit können Ingenieure die VHT-Funktionen des AP erkennen und somit die durch die Präsenz vorhandener Clients entstehenden Leistungsprobleme in 802.11ac-Netzwerken beheben.

Netzwerk-Upgrades

Unternehmen, die ein Upgrade auf 802.11ac planen, sollten auch die Möglichkeit in Betracht ziehen, die Kapazität ihres Ethernet-Zugriffs und der Uplink-Netzwerke zu erhöhen. Wenn beispielsweise die Kapazität der AP-Verbindungen gegenwärtig bei 100 MB liegt, sollten sie auf 1 GB erhöht werden; liegt sie bei 1 GB, sollten Sie ein Upgrade auf 2 GB erwägen. Die Aggregationsverbindungen müssen ggf. dimensioniert werden, damit alle erforderlichen 802.11ac-APs integriert werden können.

Durch die Verwendung eines Tools für die Planung der Netzwerkleistung, das sowohl vorhandene als auch neue Protokolle unterstützt, können Ingenieure festzustellen, ob die erforderliche Kapazität für WLAN verfügbar ist. Durch die Verwendung eines Planungstools, mit dem die wichtigsten Leistungsfaktoren (beispielsweise Kanalbreite, Überlappung bei Kanälen und MCS-Abdeckung) bewerten werden, können Netzwerkingenieure schnell feststellen, an welcher Stelle ein hoher Durchsatz erzielt und somit eine hohe Client-Dichte unterstützt werden kann.

Kanalzuweisung

Es ist wichtig, bei der Planung für 802.11ac einen Kanalanwendungsplan zu entwickeln. Entscheidungen müssen getroffen werden, ob 20-MHz-Kanäle benötigt werden, oder ob der breitere 40 MHz, 80 MHz und 160 MHz breite Kanal in Betracht gezogen werden soll. Ein Planungstool sollte zeigen, wo APs erwartungsgemäß die gleichen Bereiche abdecken. Wenn überlappende APs auf demselben Kanal liegen, werden sie sich gegenseitig stören. In solchen Situationen müssen Ingenieure die Kanalzuweisungen und AP-Standorte einstellen, um potenziell schädigende Kanalengpässe zu vermeiden.

Bewertung der Auswirkung von DFS-Kanälen

Das vom 802.11ac-Standard verwendete 5 GHz-Band beinhaltet Kanäle, die DFS-Funktionen (Dynamic Frequency Selection) erfordern, um zu vermeiden, dass der gleiche Frequenzbereich wie beim Radar verwendet wird. Netzwerkadministratoren müssen entscheiden, ob diese Kanäle in ihrem Netzwerk zur Verfügung gestellt werden. WLAN-Kanäle 52 bis 144 erfordern DFS, und die Aktivierung dieser Kanäle bietet das Potenzial für zusätzliche Bandbreite. Der Nachteil ist, dass die APs, die DFS-Kanäle verwenden, den Kanal verlassen müssen, wenn Radar erkannt wird. In manchen Fällen hat die Bereitstellung von DFS-Kanälen zu häufigen Kanaländerungen geführt, die sich negativ auf die Leistung auswirken.

Ein Planungstool mit integrierter Spektrumanalyse unterstützt Netzwerkingenieure dabei, HF-Signale auf jedem einzelnen Kanal zu erfassen und zu messen und somit festzustellen, ob die Kanäle frei oder belegt sind. Ein Spektrumanalysator kann auch bei der Messung von HF-Signalen (Radar und anderen nicht WLAN-bezogenen Störquellen) helfen, die zu DFS- und Nicht-DFS-Kanälen mit geringer Leistung führen können. Durch Verwendung eines Spektrumanalysators für eine saubere Umgebung für 802.11ac-Implementierungen kann eine teure Umgestaltung von Netzwerken verhindert werden.

Auswirkungen langsamer Übertragungsraten

Ein unwillkommener Nebeneffekt der 802.11 Rückwärtskompatibilität ist, dass niedrige Übertragungsraten die Leistung für moderne Technologien wie 802.11ac verlangsamen können. Ingenieure sollten beurteilen, ob die 802.11ac-Leistung voraussichtlich durch langsamere Übertragungsraten von 802.11a- und 802.11n-Geräte negativ beeinflusst werden. Die Durchsatz-Visualisierungsfunktionen von WLAN-Netzwerkanalysatoren und Planungstools können hilfreich sein, um festzustellen, ob das WLAN die erforderliche Leistung für Benutzer liefern kann.

 
 
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