Планируя переход к Wi-Fi 6 важно начать с тех зон, где возможности Wi-Fi 6 существенно улучшат производительность сети и качество подключения пользователя. В этом нам поможет Искусственный Интеллект/ Машинное Обучение (ИИ/МО), внедренные в Cisco DNA Center – центр управления сетью. ПО ИИ/МО наблюдает за конфигурациями, собирает телеметрию и позволяет делать интересные измерения по пользователям, устройствам и приложениям. Алгоритмы МО делают сложную корреляцию событий и позволяют оценить ситуацию с учетом контекста, помогая решить конкретные задачи.
Какие проблемы в существующей беспроводной сети поможет решить Wi-Fi 6?
Определить проблемные зоны в беспроводной сети нам поможет ИИ/МО в Cisco DNA Center.
802.11ac/Wi-Fi 5 с MU-MIMO неплохо работают в перегруженных зонах. Нам надо заменить точки доступа на Wi-Fi 6 только в тех зонах, где перегрузка вызывает снижение производительности и ухудшение качества подключения пользователя.
Почему Wi-Fi 6 улучшит ситуацию?
OFDMA, лежащий в основе Wi-Fi 6, позволяет одновременную передачу информации сразу нескольким клиентам — и это фундаментальное отличие Wi-Fi 6 от всего, что было создано ранее в области Wi-Fi. Производительность сети вырастает примерно в 4 раза.
Падение производительности могут также вызывать клиентские устройства, которые отправляют информацию на максимальной мощности, занимая общий радиоресурс — не только для своей точки доступа, но и для соседних. Часто радиоресурс просто выглядит занятым. Технология BSS Coloring, позаимствованная из мобильной связи, позволяет точкам доступа создавать группы своих клиентов, давать им команду снизить излучаемую мощность, снижая общий уровень шума в сети, и игнорировать сигналы чужих групп. Там, где раньше клиенты были вынуждены ждать освобождения эфира, они будут передавать информацию одновременно.
Ну и, наконец, улучшения в механизме MU-MIMO — в отличие от 802.11ac он теперь работает не только в downlink, но и в аплинке, что также сокращает неэффективные затраты времени при передаче в восходящем канале.
В меню Assurance Cisco DNA Center в разделе “Trends and Insights” с помощью ИИ/МО можно сравнить практически все со всем в вашей кампусной сети – например, производительность беспроводной сети между зданиями, этажами и конкретными точками доступа. График утилизации радиоканала ранжирует точки доступа от наибольшей утилизации к наименьшей. При высокой утилизации радиоканала радиоресурс практически постоянно занят и точка доступа работает неэффективно. Посмотрим уровень потерь пакетов на точках с высокой утилизацией канала. В результате получим те точки доступа, которые имеют высокие уровни (1) утилизации канала и (2) ретрансляций. Заменить эти точки доступа на Wi-Fi 6 – хорошая идея. Cisco DNA Center, кстати, позволяет отмотать картинку в типовой для кампуса день и взять статистику оттуда.
Мобильные устройства передают в Wi-Fi интерфейсе с меньшей мощностью, чем это делают точки доступа (обычно 15мВт против 100мВт). Из-за этого возникают ситуации ассиметричного канала, когда мобильные устройства не могут отправить данные в аплинке при хорошем уровне сигнала от точки доступа. Пользователь недоумевает – у меня хороший Wi-Fi, 4 палки на индикаторе! Хороший уровень сигнала измеряется от точки доступа (downlink), при существующей проблеме в аплинке. Такая проблема проявляет себя по-разному, т.к. интерференционная картина (помехи) в каждом помещении своя, конструкции из бетона и металла усиливают проблему в аплинке. OFDMA в Wi-Fi 6 позволяет мобильному устройству концентрировать передачу в более узком канале для повышения мощности. Это работает примерно как насадка для полива на даче, которая усиливает напор струи воды. В результате Wi-Fi 6 позволяет маломощным устройствам достичь лучшего уровня сигнала и повысить SNR (соотношения сигнал-шум) в аплинке, что важно в средах с множественными переотражениями. Как определить зоны, где клиенты Wi-Fi испытывают проблемы с качеством передачи в аплинке?
С помощью ИИ/МО в меню «Trends and Insights» посмотрим средний RSSI (Received Signal Strength Indicator) клиентских устройств для всех точек доступа в кампусе. Получим картину того, как точки слышат своих беспроводных клиентов. Точки доступа с RSSI ниже среднего имеет смысл заменить на Wi-Fi 6.
Пользователи могут испытывать длительное подключение к сети, плохой отклик приложений и сложности с подключением к облаку из-за высокого уровня помех в беспроводной сети. Функционал ИИ «AI Network Analytics» в Cisco DNA Center автоматически определяет помеху и выдает алерт в окне “Top 10 Issues” на главной панели управления. В меню ИИ/МО “Trends and Insights” можно отсортировать точки доступа по уровню помех.
Кликнем на точку доступа и посмотрим в инструмент “Intelligent Capture”. Он выполняет сложный анализ пакетов, фреймов и радиосреды. Кликнем на анализ спектра. Волны показывают каналы, на которых присутствуют помехи и влияние этих помех на работу данной точки доступа. Intelligent Capture позволяет обнаружить и проанализировать помеху даже если ее источник не относится к Wi-Fi.
На картинке результат спектрального анализа в диапазоне 2.4 ГГц. На каналах 1 и 2 высокий уровень помех в отличие от каналов 3 и 4. Если помеха ограничена одним или двумя каналами Wi-Fi, то можно сконфигурировать точку доступа так, чтобы не задействовать их. Однако, если помеха присутствуется на всех каналах — перед вами хороший кандидат на замену на Wi-Fi 6. OFDMA в Wi-Fi 6 минимизирует внутриканальные интерференции, кроме того клиенты Wi-Fi 6 могут передавать информацию с большей мощностью в более узких каналах, повышая устойчивость против внешних помех.
Эта проблема известа в Wi-Fi сетях, используемых для межмашинного трафика (M2M) или видео наблюдения. Такой тип коммуникаций означает передачу небольшого объема данных с высокой частотой. Чаще всего M2M энкапсулирует данные в 64-байтные UDP пакеты, тогда как обычная передача IP файлов использует большие пакеты в 1,500 байтов. Точка доступа Wi-Fi ограничена в количестве пакетов в секунду (PPS), которые может обработать чипсет. Представьте чипсет Wi-Fi, способный обрабатывать 30,000 PPS. Для нормальных пакетов в 1,500 байтов это устройство передает 360 Мб/с (30,000 х 1500 х 8). Но для пакетов в 64 байта максимальная производительность падает до 45 Мб/с. Т.о. 20 Мб/с трафика M2M займет почти половину производительности точки доступа.
Чтобы обнаружить проблему малых пакетов зайдем в меню ИИ/МО “Trends and Insights” и отсортируем точки доступа по трафику (“Traffic”). Это позволит определить самую загруженную точку доступа по передаче пакетов. Используем Intelligent Capture, но в этот раз посмотрим на счетчик фреймов и ошибки фреймов. Любая точка доступа с большой загрузкой по трафику, высоким количеством фреймов и ошибок фреймов — отличные кандидаты на замену на Wi-Fi 6.
Cisco разработали целый ряд технологий чтобы обойти ограничения типовых чипсетов Wi-Fi, например HDX и “Turbo Performance” для Cisco Aironet серий 2700 и 3700 для 802.11ac. Технологии HDX с 4-ядерными процессорами сейчас доступны в новых чипсетах Wi-Fi 6 и поднимают производительность по обработке пакетов на новый уровень.
Какие проблемы в существующей беспроводной сети поможет решить Wi-Fi 6?
- Низкая производительность сети в перегруженных зонах
- Низкая производительность мобильных устройств в восходящем канале (uplink)
- Высокий уровень радиопомех
- Перегруз сети трафиком IoT
Определить проблемные зоны в беспроводной сети нам поможет ИИ/МО в Cisco DNA Center.
Перегруженные зоны
802.11ac/Wi-Fi 5 с MU-MIMO неплохо работают в перегруженных зонах. Нам надо заменить точки доступа на Wi-Fi 6 только в тех зонах, где перегрузка вызывает снижение производительности и ухудшение качества подключения пользователя.
Почему Wi-Fi 6 улучшит ситуацию?
OFDMA, лежащий в основе Wi-Fi 6, позволяет одновременную передачу информации сразу нескольким клиентам — и это фундаментальное отличие Wi-Fi 6 от всего, что было создано ранее в области Wi-Fi. Производительность сети вырастает примерно в 4 раза.
Падение производительности могут также вызывать клиентские устройства, которые отправляют информацию на максимальной мощности, занимая общий радиоресурс — не только для своей точки доступа, но и для соседних. Часто радиоресурс просто выглядит занятым. Технология BSS Coloring, позаимствованная из мобильной связи, позволяет точкам доступа создавать группы своих клиентов, давать им команду снизить излучаемую мощность, снижая общий уровень шума в сети, и игнорировать сигналы чужих групп. Там, где раньше клиенты были вынуждены ждать освобождения эфира, они будут передавать информацию одновременно.
Ну и, наконец, улучшения в механизме MU-MIMO — в отличие от 802.11ac он теперь работает не только в downlink, но и в аплинке, что также сокращает неэффективные затраты времени при передаче в восходящем канале.
В меню Assurance Cisco DNA Center в разделе “Trends and Insights” с помощью ИИ/МО можно сравнить практически все со всем в вашей кампусной сети – например, производительность беспроводной сети между зданиями, этажами и конкретными точками доступа. График утилизации радиоканала ранжирует точки доступа от наибольшей утилизации к наименьшей. При высокой утилизации радиоканала радиоресурс практически постоянно занят и точка доступа работает неэффективно. Посмотрим уровень потерь пакетов на точках с высокой утилизацией канала. В результате получим те точки доступа, которые имеют высокие уровни (1) утилизации канала и (2) ретрансляций. Заменить эти точки доступа на Wi-Fi 6 – хорошая идея. Cisco DNA Center, кстати, позволяет отмотать картинку в типовой для кампуса день и взять статистику оттуда.
Зоны, в которых мобильным устройствам нелегко
Мобильные устройства передают в Wi-Fi интерфейсе с меньшей мощностью, чем это делают точки доступа (обычно 15мВт против 100мВт). Из-за этого возникают ситуации ассиметричного канала, когда мобильные устройства не могут отправить данные в аплинке при хорошем уровне сигнала от точки доступа. Пользователь недоумевает – у меня хороший Wi-Fi, 4 палки на индикаторе! Хороший уровень сигнала измеряется от точки доступа (downlink), при существующей проблеме в аплинке. Такая проблема проявляет себя по-разному, т.к. интерференционная картина (помехи) в каждом помещении своя, конструкции из бетона и металла усиливают проблему в аплинке. OFDMA в Wi-Fi 6 позволяет мобильному устройству концентрировать передачу в более узком канале для повышения мощности. Это работает примерно как насадка для полива на даче, которая усиливает напор струи воды. В результате Wi-Fi 6 позволяет маломощным устройствам достичь лучшего уровня сигнала и повысить SNR (соотношения сигнал-шум) в аплинке, что важно в средах с множественными переотражениями. Как определить зоны, где клиенты Wi-Fi испытывают проблемы с качеством передачи в аплинке?
С помощью ИИ/МО в меню «Trends and Insights» посмотрим средний RSSI (Received Signal Strength Indicator) клиентских устройств для всех точек доступа в кампусе. Получим картину того, как точки слышат своих беспроводных клиентов. Точки доступа с RSSI ниже среднего имеет смысл заменить на Wi-Fi 6.
Зоны с высоким уровнем помех
Пользователи могут испытывать длительное подключение к сети, плохой отклик приложений и сложности с подключением к облаку из-за высокого уровня помех в беспроводной сети. Функционал ИИ «AI Network Analytics» в Cisco DNA Center автоматически определяет помеху и выдает алерт в окне “Top 10 Issues” на главной панели управления. В меню ИИ/МО “Trends and Insights” можно отсортировать точки доступа по уровню помех.
Кликнем на точку доступа и посмотрим в инструмент “Intelligent Capture”. Он выполняет сложный анализ пакетов, фреймов и радиосреды. Кликнем на анализ спектра. Волны показывают каналы, на которых присутствуют помехи и влияние этих помех на работу данной точки доступа. Intelligent Capture позволяет обнаружить и проанализировать помеху даже если ее источник не относится к Wi-Fi.
На картинке результат спектрального анализа в диапазоне 2.4 ГГц. На каналах 1 и 2 высокий уровень помех в отличие от каналов 3 и 4. Если помеха ограничена одним или двумя каналами Wi-Fi, то можно сконфигурировать точку доступа так, чтобы не задействовать их. Однако, если помеха присутствуется на всех каналах — перед вами хороший кандидат на замену на Wi-Fi 6. OFDMA в Wi-Fi 6 минимизирует внутриканальные интерференции, кроме того клиенты Wi-Fi 6 могут передавать информацию с большей мощностью в более узких каналах, повышая устойчивость против внешних помех.
Проблема маленьких пакетов IoT
Эта проблема известа в Wi-Fi сетях, используемых для межмашинного трафика (M2M) или видео наблюдения. Такой тип коммуникаций означает передачу небольшого объема данных с высокой частотой. Чаще всего M2M энкапсулирует данные в 64-байтные UDP пакеты, тогда как обычная передача IP файлов использует большие пакеты в 1,500 байтов. Точка доступа Wi-Fi ограничена в количестве пакетов в секунду (PPS), которые может обработать чипсет. Представьте чипсет Wi-Fi, способный обрабатывать 30,000 PPS. Для нормальных пакетов в 1,500 байтов это устройство передает 360 Мб/с (30,000 х 1500 х 8). Но для пакетов в 64 байта максимальная производительность падает до 45 Мб/с. Т.о. 20 Мб/с трафика M2M займет почти половину производительности точки доступа.
Чтобы обнаружить проблему малых пакетов зайдем в меню ИИ/МО “Trends and Insights” и отсортируем точки доступа по трафику (“Traffic”). Это позволит определить самую загруженную точку доступа по передаче пакетов. Используем Intelligent Capture, но в этот раз посмотрим на счетчик фреймов и ошибки фреймов. Любая точка доступа с большой загрузкой по трафику, высоким количеством фреймов и ошибок фреймов — отличные кандидаты на замену на Wi-Fi 6.
Cisco разработали целый ряд технологий чтобы обойти ограничения типовых чипсетов Wi-Fi, например HDX и “Turbo Performance” для Cisco Aironet серий 2700 и 3700 для 802.11ac. Технологии HDX с 4-ядерными процессорами сейчас доступны в новых чипсетах Wi-Fi 6 и поднимают производительность по обработке пакетов на новый уровень.