SpectrumConsult
Wi-Fi technologie in de zorg Jan Kruys maart 2013
SpectrumConsult
Intro SpectrumConsult: Wi-Fi expertise voor bedrijven en leveranciers in samenwerking met academia Achtergrond: op 30+ jaar ervaring (NCR/Lucent/Cisco) contact: www.spectrumconsult.net
Research
mrt 2013
(c) SpectrumConsult
2
SpectrumConsult
Wie-Fie of Wi-Fi?
= Hi-Fi
= Wi-Fi mrt 2013
(c) SpectrumConsult
3
SpectrumConsult
Voor- en nadelen van draadloos • Flexibiliteit: “anytime, anywhere”
• • • • •
Lagere capaciteit Hoger energieverbruik Storing(risico) Dekking < 100% Infrastructuur(kosten)
mrt 2013
(c) SpectrumConsult
4
SpectrumConsult
Wi-Fi beloftes • Gratis snelle verbinding, altijd en overal – Marketing hype die niet waar is
• Veel sneller dan 3G/4G mobiel – Marketing hype die wél waar is
• Onbeperkte capaciteit – In 5 GHz band lijkt dat inderdaad zo
• Gemakkelijk te installeren geen onderhoud of beheer noodzakelijk – Geldt alleen voor vrijstaande toepassingen mrt 2013
(c) SpectrumConsult
5
SpectrumConsult
Korte geschiedenis van Wi-Fi • 1989: begin van de IEEE 802.11 technische standaard – Mogelijk gemaakt door 100 (83.5) MHz vrij spectrum wereldwijd – Eerste versie:1 Mb/s met 2Mb/s als optie
• 1999: begint de opmars van “Wi-Fi” als consumentenproduct – Een beperkte set van functies t.b.v. interoperabiliteit – Dankzij multi-carrier modulatie goede prestaties (ook LTE)
• 2003: 455 MHz schoon spectrum komt beschikbaar • 2013: goedkeuring van “11ac” - uitbreiding tot multigigabit snelheden mrt 2013
(c) SpectrumConsult
6
SpectrumConsult
Wi-Fi technologie vandaag • Zeer hoge snelheden – 11n levert tot 600Mb/s • Zeer brede markt – meer dan 1 miljard chips verkocht • Zeer veel toepassingen: van thuisnetwerken tot modelvliegtuigjes tot zakelijke netwerken • 2.4GHz is nog dominant maar ook veel consumentenproducten worden met 5GHz geleverd • Slechts enkele grote chipmakers: Intel/Broadcom/Marvell/Qualcomm – Veel produkten hebben een eigen “saus” en dat geeft soms problemen – met name incompatibiliteit. mrt 2013
(c) SpectrumConsult
7
SpectrumConsult
Wi-Fi spectrum: 2 – 8GHz gebied
Fixed Satellite Services 2.4GHz ISM band Wireless LANs
Mobiele telefonie mrt 2013
Radar en Wireless LANs
Militaire systemen (c) SpectrumConsult
8
SpectrumConsult
Wi-Fi - spectrum • 2.4 GHz ISM band - 83.5MHz – Eigenlijk geen “radioband” maar “rommelband” – “Wi-Fi” en andere toepassingen mogen er vrij gebruik van maken – alleen vermogensbeperking – 3 Wi-Fi kanalen van 20 MHz is gebruikelijk – veel (laagvermogen) storing: Bluetooth, magnetrons, draadloze SCART/luidsprekers, etc. – storing is veelal lokaal – en veelal onder controle van de gebruiker / gebruikersorganizatie mrt 2013
(c) SpectrumConsult
9
SpectrumConsult
Wi-Fi - storing
Source: Cisco
mrt 2013
(c) SpectrumConsult
10
SpectrumConsult
Wi-Fi - spectrum • 5GHz = “mobiele communicatie” band – 455 MHz schoon spectrum – 19 kanalen van 20MHz, boven 5250MHz samen met (weer)radar – Militaire radar kan lokaal “storen” – tot op ~10km afstand. • Oefeningen zijn zelden. • 5150-5250MHz is vrij van radar en dus geschikt voor kritische toepassingen
– Geen storing maar wel toenemend gebruik voor communicatie producten – “verdediging” tegen “ISM” gebruik is zeer gewenst mrt 2013
(c) SpectrumConsult
11
SpectrumConsult
Netto prestaties - voorbeeld Net Throughput (Mb/s) 30.00
Beste verhouding tussen prestaties en robuustheid
25.00
Tx rate 6Mb/s
20.00
18Mb/s 15.00
54Mb/s
10.00 5.00 0.00
6
mrt 2013
9
12
15
18
(c) SpectrumConsult
21
24
SIR (dB) 12
SpectrumConsult
Wi-Fi - transmissiesnelheden
High modulation index = lower robustness 4x4 is good for home video applications High modulation index = lower robustness
Source: wikipedia/sc
mrt 2013
(c) SpectrumConsult
40 MHz channels waste spectrum
es
400nsec is not for offices
40 MHz channels waste spectrum
High modulation index = lower robustness
400nsec is not for offices
High modulation index = lower robustness
13
SpectrumConsult
Wi-Fi – snelheid en bereik 802.11n, bereik van 1x1 MIMO, binnenshuis 140.0 120.0
Range in mtr
100.0 80.0 Without fading margin
60.0
With fading margin
40.0 20.0 0.0
6.5 mrt 2013
13
19.5
26
39
52
(c) SpectrumConsult
58.5
65 Tx snelheid in Mb/s 14
SpectrumConsult
Wi-Fi met MIMO – snelheid en capaciteit Beste verhouding tussen prestaties en robuustheid
mrt 2013
(c) SpectrumConsult
15
SpectrumConsult
Wi-Fi – dekking en capaciteit: (MCS13) 2 x2 MIMO, 104Mb/s
stoorgebied
transmissiebereik
AP3
AP2
AP1
1
2
3
4
AP4
5
52 = 25 kanalen nodig voor volle capaciteit mrt 2013
(c) SpectrumConsult
16
SpectrumConsult
Wi-Fi – smartphones bereik van AP en laptops
AP1
AP2
bereik van smartphone
onderlinge storing door verschillen in zendersterkte mrt 2013
(c) SpectrumConsult
17
SpectrumConsult
Wi-Fi - campusnet & hotspots • Netwerkeisen worden bepaald door smartphones en tablets – Laag RF vermogen, korte afstanden, matige snelheden
• MIMO Access Points hebben voordeel – ook 3x1 is beter dan standaard 11a of 11g (=1x1) • 2.4 GHz zal nog heel lang in gebruik blijven ook al voldoet het niet overal
• 5GHz biedt voldoende capaciteit voor grote netwerken Source Qualcomm
mrt 2013
(c) SpectrumConsult
18
SpectrumConsult
Wi-Fi - toepassingsmatrix Smalle kanalen
Brede kanalen
Storingsgevoelig
Weinig gebruikers
Veel gebruikers
Spectrumverspilling
Hoge Tx snelheid
Lage Tx snelheid
Wi-Fi gebruik moet zich aanpassen aan de lokale situatie mrt 2013
(c) SpectrumConsult
19
SpectrumConsult
Wi-Fi - “Client-based Engineering” • Het gaat om de gebruiker, niet om de access points of het netwerk….. – Betrouwbaarheid wordt bepaald door hoe de client “de RF wereld” ziet
• Veel verschillende apparaten = meer aandacht voor dimensionering en planning van het netwerk – Planning moet gebaseerd zijn op het bereik van de zwakste clients, – enz. mrt 2013
(c) SpectrumConsult
20
SpectrumConsult
“Large scale” Wi-Fi = actief (RF)beheer • De feitelijke prestaties van Wi-Fi zullen verschillen per locatie – de RF-omgeving: nabuursystemen, storing en RF afscherming – De mix van Wi-Fi apparaten
• Veranderingen in lokale omstandigheden vereisen aanpassing van het netwerk – kanaal- en/of vermogensinstellingen – Veranderende mix van Wi-Fi apparaten
• Door actief beheer van kanaalkeuze, zendvermogen en associaties kan optimale capaciteit worden verzekerd mrt 2013
(c) SpectrumConsult
21
SpectrumConsult
Wi-Fi – evolutie • Het 802.11 committee blijft nieuwe functies ontwerpen en toevoegen – 802.11ac (VHT < 6GHz), 802.11ad (VHT @ 60GHz) – Winst door toenemende specialisatie op toepassingsgebieden – Bij gemengd gebruik minder “winst”
• Toenemende nadruk op de 5GHz band • Meer aandacht voor aanpassingen voor specifieke toepassingen - bijv. scholen en gezondheidszorg
mrt 2013
(c) SpectrumConsult
22
SpectrumConsult
De toekomst van Wi-Fi • Er is geen ideaal, “one fits all” Wi-Fi profiel of systeem – er zullen keuzes gemaakt moeten worden – ook t.a.v. Wi-Fi producten en van netwerkbeheer • 2.4GHz heeft beperkte toepassingsmogelijkheden bij hoge gebruikersdichtheden • Een duidelijke keuze vóór de 5GHz band is “toekomstzeker” • In feite is de haalbare capaciteit ongelimiteerd – ook omdat er meer spectrum beschikbaar gesteld kan worden mrt 2013
(c) SpectrumConsult
23
SpectrumConsult
Dank voor uw aandacht
mrt 2013
(c) SpectrumConsult
24
