Dynamiczny przydział kanałów

Warstwa MAC standardu 802.11 zawiera schemat zapobiegania kolizjom o nazwie CSMA/CA (Carrier-Sense Multiple Access/Collision). Gdy dowolna stacja zamierza wysłać ramkę, ogłasza to w medium sieciowym. Punkt dostępowy powinien pozwolić na wysłanie danych przez stację, jeżeli medium nie jest zajęte. W przypadku zajętości medium stacja kliencka przejdzie w stan oczekiwania na transmisję do czasu, gdy inna stacja wykorzystująca medium zakończy transmisję. Zapobiega to sytuacji, w której kilku klientów będzie nadawało na tym samym kanale, w tym samym czasie. Taki stan będzie wymuszał odrzucanie ramek.

Przy wykorzystaniu CSMA/CA dwa punkty dostępowe pracujące na tym samym kanale będą dysponowały zdecydowanie mniejszą wydajnością niż dwa punkty dostępowe pracujące na różnych kanałach. Zaawansowane kontrolery sieci bezprzewodowej potrafią dynamicznie alokować przydział kanałów, aby zapobiegać konfliktom. W celu efektywnego zarządzania przydziałem kanałów kontroler zbiera dane o różnych zmiennych charakterystyki RF w czasie rzeczywistym, m.in.:

• Szumach - ograniczają one jakość sygnału docierającego do klienta i punktu dostępowego. Większy szum redukuje efektywną wielkość komórki. Zapobieganie źródłom szumów zostaje dokonane przez optymalizację wykorzystywanego kanału;
• Interferencjach - jeżeli w pobliżu znajduje się inna sieć Wi-Fi, kontroler zmieni wykorzystywany kanał w celu przystosowania się do innych sieci;
• Obciążeniu - niektóre punkty dostępowe są bardziej obciążone niż inne. Rozsądniejsze jest przydzielenie niezakłóconego kanału bardziej obciążonemu punktowi dostępowemu;
• Liczbie klientów - zmiana struktury kanałów w celu minimalizacji wpływu liczby klientów na system WLAN.

Sposób na interferencje i wydajność

Jak radzić sobie z interferencjami? Interferencje są definiowane jako dowolny ruch 802.11, który nie jest częścią systemu WLAN, włączając w to wrogie punkty dostępowe, urządzenia Bluetooth lub sąsiadujące WLAN-y. W najnowszych strukturach WLAN punkty dostępowe, co określony czas, skanują wszystkie kanały w poszukiwaniu źródeł interferencji. Zostaje także określony poziom zjawiska, przy którym kontroler powinien zareagować. Przy określonej skali zjawiska wysyłana jest informacja do kontrolera, który zmienia przydział kanałów. Zwiększa to ogólną wydajność systemu w obecności interferencji.

Prawidłowe ustalenie wypromieniowywanej mocy punktu dostępowego to podstawa sprawnej sieci WLAN. W tym procesie wymagana jest jednak redundancja w sieci oraz działające przełączanie na zapasowe urządzenia, w momencie utraty danego punktu dostępowego. Kontrolery wykorzystują przeważnie dynamiczną kontrolę mocy, opierają się na rzeczywistej kondycji sieci WLAN. Zwykle ustawienia mocy są dość niskie, aby zwiększyć wydajność i redukować interferencje. Jeżeli zostanie wykryty martwy punkt dostępowy, kontroler automatycznie zwiększy moc sąsiedniego punktu dostępowego w celu pokrycia powstałej dziury.

Jeżeli klient zarejestruje się na punkcie dostępowym ze zbyt niskim poziomem sygnału, punkt dostępowy powinien przesłać do kontrolera alarm o dziurze w zasięgu. Gdy klient nie ma także możliwości przełączenia się do innego punktu dostępowego, kontroler będzie starał się zwiększyć moc danego punktu dostępowego w celu zmniejszenia obszaru z brakiem zasięgu.

Wydajność WLAN zależy od liczby klientów przyłączonych do każdego z punktów bezprzewodowych. Sieć jest efektywna wyłącznie wtedy, gdy klienci mogą być przerzucani pomiędzy punktami dostępowymi w celu równoważenia obciążenia. Niestety klienci nie są w stanie samodzielnie podjąć decyzji o przełączeniu. Kontroler powinien decydować o przełączeniach niezależnie, ponieważ w rezultacie otrzymamy wyższą wydajność.

Optymalne planowanie WLAN

Optymalizacja sieci bezprzewodowej może być zdecydowanie łatwiejsza, jeżeli nie zostaną popełnione błędy już na etapie planowania wdrożenia. Istnieje kilka czynników, które powinny zostać rozważone przed planowaniem systemu 802.11 b/g. Pierwszą rzeczą jest ocena oczekiwanej gęstości użytkowników na danym terenie. Warto zlokalizować miejsca, w których intensywność ruchu będzie duża, oraz lokalizację o mniejszym natężeniu. Pozwoli to dobrać odpowiednie wielkości oraz gęstość rozmieszczenia komórek radiowych. Następnie warto zidentyfikować wymagania grup użytkowników na danym terenie. Typ wykorzystywanych usług może zdecydowanie ułatwić dobór standardu sieci. Proste usługi, m.in. poczta czy przeglądanie stron, mają mniejsze wymagania niż aplikacje wrażliwe na opóźnienia, jak głos czy obraz. Niezwykle ważne jest poznanie środowiska, w którym system będzie pracował. Warto orientować się w liczbie ścian i podłóg, materiałów wykorzystanych do budowy, a nawet dostępności linii widoczności pomiędzy punktem dostępowym a klientami. Pomocny może okazać się przybliżony model strat w propagacji, określany przez szczegółowe pomiary.

Przy planowaniu sieci warto zwrócić uwagę także na kilka ważnych problemów. Oczekiwana intensywność ruchu decyduje o rozmiarze komórki bezprzewodowej. Małe komórki są niezbędne na terenach, gdzie wymagana jest wysoka przepustowość. Duże komórki powinny być wykorzystywane przy małej liczbie użytkowników.

Opcją będzie użycie mechanizmu RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send). Wzrost wydajności przy zastosowaniu RTS/CTS jest jednak kwestionowany. Innym problemem jest wykorzystanie różnych metod modulacji przez różnych klientów. Klienci rezydujący w dalszej odległości wykorzystują inną metodę modulacji niż klienci znajdujący się blisko punktu dostępowego. Jeżeli terminale pracujące z niską prędkością znajdą się na tym samym nadajniku co terminale pracujące z wyższą prędkością, efektywna prędkość punktu dostępowego zostanie zmniejszona. Warto więc ograniczać dostęp do medium dla wolniejszych terminali. Koniecznością jest zachowanie konfiguracji wykorzystującej trzy niezachodzące na siebie kanały. Specyficzną kontrolę zasięgu można uzyskać przez sterowanie mocą punktów dostępowych.

W przypadku systemów opartych na standardzie 802.11a należy zachowywać identyczne reguły jak w systemach 802.11b/g. Standard 802.11a oferuje zwiększoną liczbę odseparowanych kanałów. Dzięki temu systemy WLAN - z perspektywy alokacji kanałów - mogą być łatwiejsze do projektowania. Liczba kanałów pozwala na łatwe planowanie wielopoziomowego systemu, który będzie minimalizował interferencje. Głównym problemem, z którym spotykamy się przy projektowaniu sieci 802.11a, jest niewielki zasięg komórki.

Czy nie obędziemy się już bez kontrolera?

Postęp w rozwiązaniach dla sieci bezprzewodowych rzutuje na popularność omawianych rozwiązań. W środowiskach domowych zupełnie wystarczającym rozwiązaniem jeszcze długo będzie niezależny punkt dostępowy. W rozbudowanych środowiskach przemysłowych lub operatorskich centralna kontrola i zarządzanie siecią bezprzewodową będą wkrótce standardem. Kontrolery coraz śmielej wkraczają do naszych sieci i raczej nic tego nie zatrzyma. W tak tłocznych obecnie nielicencjonowanych pasmach optymalizacja to nie luksus, ale konieczność.