Aruba Networks i skalowalność Wi-Fi

Każdy producent Wi-Fi przekazuje w materiałach marketingowych informację o skalowalności swoich produktów, ale niewielu realizuje to hasło w rzeczywistości. Postanowiliśmy sprawdzić temat w praktyce na przykładzie bezprzewodowych rozwiązań firmy Aruba Networks. Do testów wykorzystaliśmy kontrolery sieci bezprzewodowej Aruba 5000 Controller, Aruba 6000 kontroller oraz zestaw punktów dostępowych Aruba 70 Access Point.

Każdy producent Wi-Fi przekazuje w materiałach marketingowych informację o skalowalności swoich produktów, ale niewielu realizuje to hasło w rzeczywistości. Postanowiliśmy sprawdzić temat w praktyce na przykładzie bezprzewodowych rozwiązań firmy Aruba Networks. Do testów wykorzystaliśmy kontrolery sieci bezprzewodowej Aruba 5000 Controller, Aruba 6000 kontroller oraz zestaw punktów dostępowych Aruba 70 Access Point.

Urządzenia były testowane na kilka sposobów. W osobnych testach została sprawdzona przepustowość, opóźnienia, pojemność wywołań głosowych oraz przełączanie (roaming) pomiędzy punktami dostępowymi. Głównym zadaniem było określenie, na ile systemy Aruba Networks są skalowalne w środowisku dużych przedsiębiorstw. Idealna sytuacja to system przydzielający każdemu klientowi ten sam poziom wydajności, niezależnie od tego czy aktywny jest jeden czy dziesiątki użytkowników.

Wszystkie testy zostały przeprowadzone dwukrotnie - konfiguracja dla małej i dużej liczby użytkowników. Testy przełączania (roamingu) początkowo były przeprowadzane przy wykorzystaniu pojedynczego punktu dostępowego, a następnie powtórzone dla siatki 25 punktów dostępowych. Interferencje częstotliwości radiowych są przeważnie problemem w każdym teście Wi-Fi, a szczególnie w testach wykorzystujących dużą liczbę punktów dostępowych. Aby zredukować ich wpływ, każdy z punktów dostępowych został umieszczony w ekranowanej komorze. W testach wykorzystane zostało narzędzie testowe VeriWave, przyłączone za pomocą kabla do sieci Ethernet. VeriWave WT-90 jest nowym systemem, który potrafi emulować dziesiątki klientów w środowisku bezprzewodowym. Wykorzystywane urządzenie posiadało jeden port GigabitEthernet oraz 25 portów 802.11b/g. W celu zmierzenia przepustowości skrypt VeriWave emulował 20 klientów połączonych z jednym punktem dostępowym. Klienci byli uwierzytelniani przy wykorzystaniu 802.1X z serwera RADIUS. Otrzymywali także adresację IP z serwera DHCP.

Testy prędkości

Przepustowość

Przepustowość

Test prędkości został wykonany w celu określenia maksymalnej wartości transferu na każdym urządzeniu przekazującym ruch. Pomiar z założenia był wykonywany przy zerowym poziomie strat. W rzeczywistości testy objawiły słabości protokołu 802.11, który nie potrafił pracować z zerowym poziomem strat. Założono więc, że przepływność będzie zbadana przy stratach na poziomie 0,1%.

System Aruba podczas testu dostarczał każdemu użytkownikowi identyczny poziom wydajności, niezależnie od liczby pracujących użytkowników. System potrafił przenosić i wyrównywać ruch pomiędzy 25 urządzeniami z szybkością porównywalną do pracy z jednym punktem dostępowym.

We wszystkich przypadkach przepustowość urządzeń Aruba była wyższa niż teoretyczne maksymalne osiągi standardu 802.11. Nie jest to jednak spowodowane naruszeniem standardu. Aruba zwiększa prędkość danych, używając dynamicznego zarządzania RF. Dodatkiem jest zaimplementowany mechanizm zgodny ze standardem 802.11 o nazwie PCF (Point Coordination Function). W typowej konfiguracji stacje klienckie 802.11 pracują w trybie DCF (Disturbed Coordination Function), charakteryzującym się stałą rywalizacją o przepustowość. Z wykorzystaniem PCF punkty dostępowe mogą zadeklarować przedział czasowy, podczas którego klienci nie powinni upominać się o transmisję. Punkt dostępowy otrzymuje w tym momencie możliwość wysyłania ramek danych z wyższą prędkością niż umożliwia to tryb DCF.

Kontroler Aruba na bieżąco monitoruje kanał RF i klasyfikuje ruch. Potrafi także sterować wykorzystaniem PCF przez punkty dostępowe. Przedstawione udoskonalenia wprowadzone przez Aruba Networks pozwalają na osiągnięcie wyśmienitych rezultatów prędkości, z wynikami wyższymi niż teoretycznie maksymalne wartości obliczone dla trybu DCF.

Runda opóźnień

Aruba 6000 Mobility Controller może kontrolować do 512 punktów dostępowych.

Aruba 6000 Mobility Controller może kontrolować do 512 punktów dostępowych.

W następnym etapie został zmierzony całkowity czas pomiędzy opóźnieniami oraz zmienność opóźnień. Eksperyment wykazał, że poziom opóźnień jest znacznie niższy, jeżeli urządzenia nie są w pełni obciążone. Aby potwierdzić tę tezę, zmierzone zostały średnie opóźnienia dwukrotnie - pierwszy raz z maksymalnym poziomem wydajności urządzeń, natomiast po raz drugi z obciążeniem na poziomie 10% teoretycznej maksymalnej wartości transferu.

Warto dodać kilka uwag do omawianego etapu testu:

  • Choć niektóre otrzymane wyniki wyglądały na wysokie (ok. 40 ms przy dużych ramkach z wykorzystaniem maksymalnej przepustowości), to nie mają one znaczącego wpływu na wydajność aplikacji (w tym na transmisję VoIP, która używa małych pakietów).
  • Opóźnienia i zmienność opóźnień mierzone przy 10% maksymalnej wydajności urządzeń były znacznie niższe - przeważnie 90% lub więcej - niż wykonywane przy pełnym obciążeniu. Oznacza to, że oba parametry są mało istotne przy zastosowaniu nisko obciążanych segmentów sieciowych.
  • Zmienność opóźnień ma znaczący udział (czasami nawet zwielokrotniający) w całkowitym rachunku opóźnień.


TOP 200