WiFi i den virkelige verden

Conventional_WiFi

Download PDF udgave

Indledning
På et WiFi netværk er den brugbare båndbredde en hel del mindre end de angivne data-rate hastigheder. Sammenlignet med et Ethernet netværk, er der begrænsninger for, hvor mange klienter der kan være på netværket på samme tid, uden at det går ud over ydeevne og responstider. Ofte kan man heller ikke forudse hvilken båndbredde en WiFi bruger minimum kan få. Ustabilitet, langsom hastighed og dårlig responstid er de ulemper, som man har måttet acceptere ved valg af et trådløst netværk. Lad os se på nogle af disse ulemper og hvad der skal til, for at et WiFi netværk kan håndtere nutidens behov.


Interference fra nabo Access punkter

HF interference kan sammenlignes med menneskelig kommunikation under et ekstrem støjforhold. På 2,4GHz båndet er der i alt 72MHz spektrum til rådighed fordelt over 13 kanaler. Et 802.11n Access punkt benytter minimum 20Mhz spektrum med den valgte kanal som midten. Et AP der kører på kanal 5 vil derfor forstyrre kanal 3 – 7. Det betyder at der kun er plads til 3 – 4 Access punkter på 2,4GHz uden at de forstyrrer hinanden. På 5GHz båndet er der ca. 600Mhz spektrum til rådighed, fordelt over indendørs og udendørs kanaler. Et 802.11ac Access punkt benytter 80MHz spektrum, for at kunne kommunikere med 867Mbit/s data-rate. Der vil være plads til 5 eller 6 Access punkter på 5GHz bånd uden at de forstyrrer hinanden, ved benyttelse af 80MHz spektrum pr. Access punkt.

2G_spectrum

 

Kollisioner på WiFi kommunikation
WiFi kommunikation er designet i en tid, hvor der kun var behov for at tilslutte nogle få brugere på et AP. Kommunikationen var baseret på CSMA protokol, samme protokol som blev benyttet på et 10Mbit hub i 90’erne. Kommunikationen mellem et AP og klienter er hverken koordineret eller struktureret. Det svarer til at mange elever råber på samme tid i et klasseværelse, uden at række hånden op. Klienterne kolliderer simpelthen i egne transmissioner. Det samme problem havde man på en netværks-hub; jo flere klienter der er, jo flere kollisioner. Den samlede tilgængelige båndbredde falder og latency stiger væsentligt.

 

Unfair ventetid uden en struktur
Et Access punkt har ingen pligt til at være fair over for sine klinter på et WiFi netværk. En langsom klient med f.eks. 65Mbit/s vil tage 5 gange længere tid om at overføre samme mængde data, som en klient med 300Mbit/s. Det vil medføre, at alle andre klienter er nødt til at vente på Access punktet, imens transmissionen bliver afsluttet med den langsomme klient. Sådan et netværk kan ikke anbefales til real-time kommunikation.

 

Kanalplanlægning er uforudsigelig
På større installationer hos skoler eller lignende, er der ikke mulighed for at hvert Access punkt kan køre på en separat kanal. Her anvendes typisk ”micro-cell” princippet, de Access punkter der er placeret længst væk fra hinanden benytter samme kanal. De fleste WiFi producenter har svært ved at koordinere kanalvalg og sendestyrke på en effektive måde, når der er tale om mange Access punkter, især på flere etager. Manuel kanalhåndtering er en kompleks opgave, da forstyrrelsesrækkevidden  fra et Access punkt, er meget længere end kommunikationsrækkevidden. Derudover kan der forekomme ændringer på støjmønstret på hele eller dele af installationen, når der opstår nye støjkilder, som trådløse telefoner, bluetooth, alarm sensorer, trådløse kameraer eller mikrobølgeovn m.m.

HF stråling på tegning                                                          HF stråling i virkeligheden Channel_planning.png

Afbrydelser ved Roaming
Virksomheder har ofte behov for at dække større arealer med flere Access punkter, så klienterne kan bevæge sig rundt uden at miste netværksadgang. På et traditionelt WiFi netværk afgør klienten hvornår der skiftes mellem Access punkterne, men der er kun få producenter på markedet der har teknologien til at løse dette problem.

Funktioner såsom centralt management og høj sendestyrke, kan ikke løse de udforinger der er på et traditionelt WiFi netværk. For at kunne implementere et velfungerende WiFi er det afgørende at løsningen omfatter den nødvendige teknologi, til at kunne håndtere ovennævnte udfordringer.

Skrevet af: Shankar Jeyakumaran