Intelligens antennarendszerek alkalmazása WiFi környezetben Trencsánszky Imre Networkshop 2011. április 26-28 Kaposvár
WiFi lefedettség biztosítása ott, ahol eddig nem volt lehetséges
A WiFi két nagy problémája:
1
Az átvitel akadozó és kiszámíthatatlan – ezért az teljesítmény erısen ingadozik
A WiFi két nagy problémája:
2
A lefedettség nem ér el a felhasználóig, oda, ahol szükség van rá
A WiFi két nagy problémája: A lefedettség nem Mindenki a biztonságra Az átvitel ér el a akadozó és és a MNG-re helyezi hangsúlyt felhasználóig, kiszámíthatatA felhasználókoda, azonban ahol szükség lan – ezért az olyan WiFi-t van akarnak, ráteljesítmény ami mőködik! erısen ingadozik
A BeamForming (nyalábformálás) Technológiája
A rendszer több mint egy okos rádió Térbeli elrendezéső Okos Antenna-Rács
Okos QoS mechanizmus
Nagyobb hatósugár, teljesítmény és megbízhatóság A BeamFlex intelligens antenna-technika csomag egyes csomagra a legjobb RF útvonalat választja ki, valósidıben kerüli ki az interferenciát
Nagyobb kapacitás A BeamFlex hatékonyabban hasznosítja újra a frekvenciát és polarizációt
Skálázható kapacitás Okos Mesh technika
Átfogó Management
Könnyen konfigurálható önszervezıdı okos Mesh algoritmus;
Több felhasználó, jobb sávszélesség kihasználtság Band-steering (kényszerített 5Ghz-es sávváltás) airtime fairness (alacsony és nagysebességő kliensek egyenlı bánásmódja), felhasználói sávszélesség korlátozás, SSID priorizáció
Alacsonyabb beruházásigény Kevesebb AP szükséges ugyanazon terület lefedéséhez; NINCS külsı antenna és bonyolult RF tervezés, telepítés(ANTENNA irányítottság az interferencia elkerülése érdekében!)
A kontroller által irányított és felügyelt RF környezet kialakítása
Egyedülálló és szabadalmaztatott BeamFlex intelligens antennarendszer Öntanuló és optimalizáló, öngyógyuló Wi-Fi Antenna rendszer
A BeamFlex™ nyalábformálású antennák Az irányított elemek tetszıleges antennakarakterisztikát (erısítést) vehetnek fel a kívánt irányokban, a nem kívánt irányba interferencia elnyomást biztosítanak A kombinált antenna-elemek lefedettséget (távolságot) növelnek Az öntanuló software valósidıben a legjobb kombinációt választja (a 4000+ karakterisztikából) Átviteli Teljesítménymaximalizálás Az AP-k elhelyezése, irányítottság a indifferens Nem vagy minimálás RF tervezés szükséges Az önzavarás, sajátinterferencia teljes mértékben kizárható Kompatibilis a minden 802.11 eszközzel
Jelerısítés
Antenna nyaláb
Interferencia elnyomás
A BeamFlex Okos Antennák közelebbrıl 2,4 GHz-es antennarács
Horizontálisan polarizált antenna elemek
Vertikálisan polarizált antenna elemek
Kombinált 2,4 és 5 Ghz-es antennarács
Vertikálisan polarizált antenna elemek
A BeamFlex rendszer több mint 2 millió telepített AP-nál van beépítve 200 nagy Internet szolgáltató választotta világszerte Az eddig egyedüli bizonyított technika szakadásmentes video-kép átvitelre zavart WiFi környezetben
Horizontálisan polarizált antenna elemek
Automatikus RF jelszint optimalizálás a kliens eszköz elhelyezkedése alapján
RF zajelnyomás a BeamFlex Wi-Fi rendszerben 1. A dinamikus RF management technikák eredménye a szakadásmentes átvitel, a megbízható mőködés, Voice over WiFi és a még inkább késleltetés érzékeny Video-over WiFi hibátlan átvitele erısen zavart környezetben, Az Automatikus Interference Elnyomás (Automatic Interference Mitigation) hatása:
RF zajelnyomás a BeamFlex Wi-Fi rendszerben 2. 9 dBi jelerısítés
A nyalábformálás magasabbrendő a hagyományos vagy chip-alapú WiFi megoldásokkal szemben Az AIM a WiFi-t vezetékes hálózati megbízhatósággal ruházza fel Az interferencia elnyomás az antenna karakterisztika null-pontjainak pozicionálásával a kitüntetett irányokba Több elınyt hordoz mint a hagyományos jelszint növelés
-17dB
interferencia elnyomás
Nagyobb adatátviteli kapacitás Megbízhatóbb kapcsolat, hibamentes átvitel
A többutas terjedés (multipath) hatásainak kihasználása A fix, Omni-direkcionális antennák nem képesek a kihasználni a multipath-t és javítani a fázishibás jeleket Az eredmény: jelentısen csökkent vagy nulla jelszint A BeamFlex megoldás kezeli és alakítja a multipath-t, így képes a jelek fázishelyes térbeli összegzésére a kliens pozíciójában Az eredmény: nagyobb jelszint a megfelelı helyen Egy kontrolleren (központi RF vezérlı és koordináló egység) belül pedig a maximálisan csatlakoztatott 1000 AP esetében az intelligencia összehangolja: 1. a saját és idegen zavaráselnyomást (ami a Beamforming-on túl központi, automatikus frekvencia –koordinációt és az egyes irányokban adóteljesítmény szabályozást jelenti) 2. valamint a roaming feladatokat hand-over esetén
Közvetlen, direkt jel Verıdésbıl keletkezett jel A vevıegységben összegzett jelerısség (RSS)
A BeamFlex antenna a Wi-Fi jeleket a kliensek felé irányítja Automatikusan adaptálódik a kliens mozgásához, az RF környezet változásához Automatikusan elkerüli az interferenciát Az RF jel számára áthatolhatatlan tárgyakat „megkerüli” A BeamFlex antennatechnológia a közeli WiFi hálózatok számára „baráti”, kevés önzavarást és minimális szomszédos zavarást jelent
gyorsabban és több felhasználót tud AUTOMATIKUSAN kiszolgálni!
ZoneFlex AP
Az RF intelligencia a kontrollerben (ZoneDirector) kap helyet, ahol az algoritmus a csatornakiosztást és adóteljesítményt dinamikusan változtatja az RF környezet függvényében
FÉMLEMEZ FALAZAT
Hogyan mőködik a BeamFlex a Kevesebb AP távolabbra, gyakorlatban?
Performancia valamint lefedettségi összehasonlítás és elınyNagyvállalati, felsıkategóriás 802.11g AP lefedettsége OMNI antennával
Ruckus AP BeamFlex technológiával Felsı szint
60 m
60m
40 m
Vasbeton irodaház gipszkarton falak;3,5 m magas szintek
40 m
AP
AP
60m
60m
40 m
40 m Az AP alatt
Az AP alatt
Alsó szint 20-22 Mbps
15-20 Mbps
10-15 Mbps
5-10 Mbps AP a felsı szinten
Használjuk ki a 802.11n erejét Spatial Stream #1 40mhz
A Ruckus Smart-N adaptív antenna rendszer Spatial Stream #2 at 40mhz
• Duál Polarizált • 19 elemő; 4,000+ egyedi nyaláb mintázattal, karakterisztikával rendelkezik • 9 dBi erısítés; 17 dBi interferencia elnyomás • A 802.11n független jelfolyamainak térbeli multiplexálására és csatorna összefőzésre optimalizált • A Ruckus Wireless rendszere „feltérképezi” minden egyes csatlakoztatott WiFi kliensre vonatkozóan az RF környezetet, figyelembe veszi az esetleges zavaró jelforrásokat és reflexiókat, majd ennek megfelelıen minden kliens irányába egyedi antenna-karakterisztikát alakít ki
Mérési eredmények (AP->1 db kliens) Mbps
15 m távolság, 2 irodai fal közben
171
5GHz UDP teszt Nincs RF interferencia
102 85
40MHz széles csatorna
36
Ruckus 7962
C gyártó
A gyártó
T gyártó
2 db térben függetlenSpatial-Stream (a rádiós moduláció 300 Mbps)
Zavart RF környezeti mérések Tények a BeamFlex antenna technológiával kapcsolatban: Az AIM 40%-kal növeli a kapcsolat link budget-jét (SNR tartalék) 5x Mbps 30-50%-kal–kevesebb AP-t kell felhasználnunk, 34x amellett hogy a magunk és a szomszédos WiFi rendszereket kevésbé zavarjuk az irányított C gyártó Ruckus Ruckus A gyártó antenna-karakterisztika Mérési 7363 7962 pontok •2.4Ghz Ixia Chariot TCP forgalom generátor miatt 10m •AP -> 1 db kliens irányú teszt A legmostohább (zajos) 20m •300 db interferencia-forrás (140 AP és 159 kliens egyidejőleg RF körülmények között is 35m forgalmaz) 5X nagyobb kapacitást •Standard Intel Centrino 5300 WiFi kliens Windows alatt nyújt a hagyományos fix, Mivel a kisugárzott RF energia csak a ténylegesen szükséges Omni-antennás MiMo kliens-irányokba, a többutas (Multipath) terjedést kihasználva rendszerekhez képest fókuszálódik (a vételi érzékenységgel egyetemben), ezért lefedni. távolabb, nagyobb területet és üzembiztosabban lehet lefedni
A BeamFlex Antennarendszer elınyei A hagyományos fix, Omni-direkcionális antennával mőködı, chip-alapon megvalósított MiMo antennatechnika:
Nincs zavaró interferencia-elnyomás A Multipath eredető fázishibák lényeges RF hibákhoz vezetnek Nem képes kontrollálni a saját és szomszédos AP-k felé menı interferenciát Ezért saját magát és másokat is a szükségesnél jobban zavar (rossz „RF” szomszédság) A BeamFlex smart (okos) antenna:
A Beamforming az RF energiát úgy fókuszálja (ill. vételi irányban az érzékenységet is növeli), hogy az antennarács – mátrix megfelelı elemeit gerjesztve a hullámfrontot és így az iránykarakterisztikát manipulálni tudja (egyidejőleg akár több nyaláb is kialakítható) valamint annak folyamatos mozgatását (roaming!) is el tudjuk érni = kiterjesztett hatósugár és egyedülálló teljesítmény
A függılegesen és vízszintesen polarizált sokelemő (14 ill. 19) antennarácsok több mint 4000 sugárzási mintázatot tesznek lehetıvé amelyet az RF algoritmus automatikusan választ ki minden egyes csomag és kliens számára
Bármilyen forrásból származó interferencia (AP, kliensek, nem WiFi RF zavarások elnyomása)
A kívánt irány jelerısíté se 9dBi
-17dB-s Interferencialenyomás amely a szomszédos saját és más AP-k felé is kisebb RF zavarást okoz=>jó RF szomszédság
A BeamForming ™ és a SmartMESH Technológia
Hogy lehet hogy eddig a WiFi Mesh hálózatok nem terjedtek el? Messze nem olyan gyors mint a vezetékes kapcsolat
Nem olyan megbízható mint a vezetékes kapcsolat
Megtervezni nehézkes és komplex, telepíteni rémálom, üzemeltetni,karbantartani és hibakeresni lehetetlen
A Mesh hálózatok kiterjesztése új területekre - oda ahol eddig WiFi sem volt 802.11n + Smart Wi-Fi Megbízható, kiszámítható átvitel és teljesítmény
Az Intelligens RF routing és beam steering-et (nyalábformálás ill. vezérlés) pontosan a MESH hálózatokra lehet optimalizálni, mintha erre a problémára találták volna ki—eddig ez hiányzott WiFi-ben eddig nem tapasztalt, szolgáltatói szintő megbízhatóság
Öngyógyuló, önszervezıdı, és a terhelést ideálisan elosztó, optimalizáló MESH hálózat Erıfeszítést nem igénylı telepítés és üzemeltetés
Bemutatkozik a SmartMesh™ Az első Intelligens, Centralizált WLAN Mesh megoldás a 802.11a/b/g/n technológiák között
Feleslegessé teszi az Eth kábelezést minden AP-hoz
RF jel alapú routing algoritmust használ
hogy a legjobb RF útvonalat megtalálja a MESH node-ok (aktív átjátszópontok) között Az egyetlen technika ami automatikusan elkerüli
az interferenciát nagy nyereségő, nagy távolságú smart • Beruházásigény: 50% • Kiépítési idı: 50% • Teljesítmény: 3X
(okos) antennatechnikát használ a hop-ok (ugrások) számának minimalizálására és a teljesítmény növelésére A hagyományos WLAN-okhoz képest fele annyi
idı alatt és költséggel lehet telepíteni Egyszerő tervezés,konfigurálás és üzemeltetés
A SmartMesh™ algoritmus tulajdonságai A ZoneFlex SmartMesh nagymértékben egyszerűsíti a WLAN telepítést és bővítést: Mivel minden ZoneFlex Smart Wi-Fi AP támogatja,ezért az RF Routing algoritmus alapján a központi kontroller (ZoneDirector) vezérli az AP-ket Az AP-k automatikus konfigurációját Az Önszervezıdı topológia kialakítását Az Öngyógyuló mőködést AP hiba vagy RF zavar esetén A biztonságos és titkosított gerinckapcsolatokat Quality of Service és Rate Limiting: bizonyos irányok sávszélesség-korlátozását vagy priorizálását (általában 2 vagy 3 MESH hop-ugrás-kielégíti a legtöbb igényt) Így a duál-rádiós modellekkel 5 GHz-en egy automatikusan adaptálódó MESH elosztóhálózatot lehet létrehozni, míg a duál-rádiós egységek 2. lába 2,4 GHzen a kliensek kiszolgálást végzi
A SmartMesh™ mőködés közben Mesh AP
ZoneDirector controller
150 Mbps 150 Mbps
100 Mbps
Root AP
300 Mbps
802.11n
802.11g
802.11g
A Mesh AP-k a potenciális átviteli kapacitásukat hirdetik a kontroller felé Minden AP a legjobb (gyorsabb) útvonalat próbálja kiválasztani a Root AP felé—ezt hirdeti is a kontroller irányába Azonban kontroller algoritmus a legjobb minıségő elérés érdekében rangsorol és a kliens kapcsolódási AP-t valamint az RF routingot is felülírhatja Ha a MESH AP kiesik, az SmartMesh új topológiát állít fel
Tipikus SmartMesh™ alkalmazás A ZoneFlex SmartMesh nagymértékben egyszerűsíti a WLAN telepítést és bővítést: Bıvítéskor további AP-kat tudunk könnyedén Mesh AP Root AP hozzáadni új Eth kábelezés kiépítése nélkül (MAP) (RAP)
A Smart Auto topológiavezérlı és kialakító algoritmus a jelszinten és az uplink kapacitáson alapul Önszervezıdı és öngyógyuló A BeamFlex antennatechnika automatikusan elkerüli az RF interferenciát (Automatikus csatorna és teljesítményszabályozás)
Biztonságos és titkosított gerinckapcsolatok Ajánlott MESH lánc: maximum 3 Hop (ugrás) és 5 MAP 1 RAP-hoz csatlakozva javasolt
A Ruckus Smart Wi-Fi Technologiái
Elosztott hálózati erıforrás topológia Hagyományos WiFi hálózati megközelítés Közvetlen adatfolyam a kontrollerhez
RUCKUS Az adatfolyamot az AP-k „teszik” a megfelelı VLAN-ba, a switch-elt hálózaton keresztül A performancia és kapacitás lineárisan skálázható az egyes AP-k bıvítésével
Switch terheltség: 4X
Switch terheltség: A WLAN rendszer 2X megáll, ha a távoli kontroller is Egyszerőbb nem elérhetı és olcsóbb HW és Single point rendszertechof failure — nika a kritikus hibahely
Kapacitás és teljesítménykorlátos a kontroller HW—mivel drága
Nincs teljesítmény és kapacitáskorlát-mert csak az AAA forgalom és a vezérlés jön be a HW-be
A meglévı WLAN kapcsolatok tovább mőködnek ha kontroller nem elérhetı
Az RF adásidı (AirTime) egyenlıtlenség a 802.11n szabványban ZoneFlex 7962 Dual-band 802.11n
A lassú kliensek az RF médiához igazságtalanul hosszú ideig férnek hozzá 5 másodperc
1 másodperc
Átviteli kapacitás
Média Hozzáférési idı
Az RF média-hozzáférési idık kiegyenlítése a kliensek között: Airtime Fairness A WLAN hozzáférést optimalizálja az egyenlő RF Média hozzáférés biztosításával: AF nélkül AF alkalmazásával
25% 75%
50%
50%
Nagyobb kapacitás sokféle és nagy kliensszám esetén
A 802.11n és 802.11a kliensek kapacitása ugyanakkora
A 802.11a kliensek a saját maximális sebességükkel mőködnek
Ugyanakkora hozzáférési idı a 802.11n klienseknek több Tx lehetıséget ad=> sokszoros átviteli kapacitás
A SmartCast QoS technikák Automatikus provisioning és konfiguráció • Automatikus besorolás a sw applikáció viselkedése vagy TOS tag alapján •Prioritások és kliensenkénti sávszélesség korlátok SSID-nként beállíthatóak Kifinomult sávszélesség ADATFOLYAM optimizáció és QoS motor OSZTÁLYOZÓ •kliensenkénti, forgalmiosztály alapú besorolás •Band Steering (kliens sávvezérlés) a duál-sávos klienseket a kevésbé terhelt 5 GHz-re kényszeríti •A terhelés-megosztás egyenletesen szétválogatja a klienseket az összes AP között •Rate limiting (kliens sávszélesség korlátozás) megakadályozza hogy egyes kliensek kisajátítsák a teljes átviteli sávszélességet
Kliensenkénti osztályozás Voice High
Video High
Best Effort High
Background High
Client 1
Garantált multicast streaming • Szabadalmaztatott technológia a 802.11 ACK (nyugtázás) • Multicast-kliens antenna és rate adaptáció • Az egyedüli bizonyítottan jól mőködı WiFi technika IPTV részére • A WLAN Priorizáció lehetıvé teszi, hogy elsıbbséget kapjon a kiemelt (pl. VoIP) forgalom
Voice Low Voice
Video Low
Video Best Effort
Best Effort Low
ÜTEMEZİ Background Low Client 2
Voice Low
Video Low
Best Effort Low
Background Low Client 3
Background
Hardware Queue
•Az Airtime Fairness (a kliensek RF szintő egyenlı bánásmódja) megakadályozza hogy a lassú kliensek a gyorsakat visszafogják •Lehetıvé teszi a 11n Traffic Aggregációt és Block ACK technikákat az átvitel maximalizálása érdekében •A SmartMesh széleskörően támogatja a QoS alkalmazását sokhopos linkeken
A Ruckus Smart Wi-Fi Technológiái
BeamFlex Öntanuló, nyalábformálású és vezérléső antennarendszer • Kiterjeszti az RF lefedettséget és távolságot a 2x-esére • A megbízhatóság és kapacitást nagyban megnı • Interferencia elnyomás • 30-50%-kal kevesebb AP kell=>alacsonyabb beruházás igény • NINCS külsı antenna és bonyolult RF tervezés, telepítés (plusz költség és hibalehetıség!)
SmartCast Alkalmazás és felhasználó tudatos QoS mechanizmus
SmartSec Egyszerő és biztonságos hozzáférés
• Automatikus forgalom osztályozás
• Dynamikus-PSK kulcsgenerálás
• Alkalmazás és kliensenkénti osztályozás
• WiFi kliens izoláció
• Biztosítható a hogy a kiemelt forgalom elsıbbséget kapjon (IPTV, VoIP)
• L2 tıl L4-ig ACL (AccessControlList) létrehozása • Rate limiting (felhasználó szintő sávszélesség korlátozás) • Authentikációs DoS védelem
SmartMesh Öngyógyuló, optimalizáló és önszervezıdı WiFI MESH technológia • A BeamFlex miatt automatikus interferencia elkerülés • Jelszint és Uplink kapacitáson alapul a topológia kalkulációja, kialakítása • Nagy sebességő 5 Ghzes, titkosított gerinckapcsolat és 2,4 Ghz-es kiszolgáló hálózat egy modellben
A Ruckus Wireless BeamFlex termékei
A RUCKUS AP-k csúcsmodellje: ZoneFlex 7962 Az iparági elsı duál-band (kétsávos) 802.11n Smart AP-je dinamikus Beamforming-gal (nyalábformálással) Automatikus interferencia elnyomás 802.3af táplálású Központilag managelt vagy szigetszerő mőködés Maximum 16 WLAN-t tud 19 egyedi antenna elem 4,000-nél több egyedi antenna karakterisztikát tud dinamikusan váltogatni ( kliensenként és csomagonként) Az adaptive SmartMesh technológiát támogatja
Vertikálisan polarizált antenna elemek
Automatikus RF jelszint optimalizálás a kliens eszköz elhelyezkedése alapján
Ideális az egyidejő IPTV és VoIP, valamint adatkapcsolatok kiszolgálására a QoS támogatás miatt Élettartam garancia
Horizontálisan polarizált antenna elemek
Az összes Smart Wireless LAN rendszerelem ZoneDirector™ ZoneFlex™ AP-k
Smart Wi-Fi 802.11a/b/g/n AP-k, bridge-k a vállalati és szolgáltatói szegmensben
ZoneSwitch™
Smart Power over Ethernet switchek a centralizált és MNG-be integrálható távtáplálásért
Smart Wi-Fi kontrollerek: a központi intelligencia és RF algoritmusok itt találhatóak
FlexMaster™
Smart Wi-Fi Centralizált Management a szolgáltatók és vállalatok számára
Köszönöm a figyelmüket!
[email protected]
