Optymalizacja sieci bezprzewodowych

Standard 802.11 został stworzony do pracy w środowisku domowym, wykorzystującym pojedynczą komórkę. W takiej konfiguracji łatwo o dobór kanału i odpowiednie ustawienia mocy. Obecnie w bardziej złożonych wdrożeniach bezprzewodowych model konwencjonalny zupełnie się nie sprawdza. Wymusza to migrację rozwiązań WLAN do istotnych elementów sieciowej infrastruktury przemysłowej.

Standard 802.11 został stworzony do pracy w środowisku domowym, wykorzystującym pojedynczą komórkę. W takiej konfiguracji łatwo o dobór kanału i odpowiednie ustawienia mocy. Obecnie w bardziej złożonych wdrożeniach bezprzewodowych model konwencjonalny zupełnie się nie sprawdza. Wymusza to migrację rozwiązań WLAN do istotnych elementów sieciowej infrastruktury przemysłowej.

Oczekiwania użytkowników dotyczące sieci bezprzewodowych koncentrują się przeważnie na zasięgu oraz wydajności. W procesie tworzenia sieci WLAN umiejscowienie punktów dostępowych jest niezwykle istotnym zadaniem, wymagającym szczegółowego badania środowiskowego. Dodatkowe punkty dostępowe powinny zwiększać wydajność i zasięg sieci. W rzeczywistości nieprawidłowo skonfigurowane urządzenia mogą zmniejszyć wydajność struktury w wyniku działania zjawiska interferencji oraz innych czynników. Gęste rozmieszczenie punktów dostępowych to standard w dzisiejszych sieciach przemysłowych. Przy zatłoczonym paśmie, ograniczonej liczbie odseparowanych kanałów oraz problemie propagacji przez przeszkody, proces planowania sieci WLAN jest niełatwym zadaniem. Źle zaprojektowana sieć bezprzewodowa może stać się obsesją administratora. W dodatku problemy będą piętrzyły się i przemieszczały - dobre ustawienia kanałów i mocy w danym momencie mogą być zupełnie nieodpowiednie za kilka godzin czy dni. Rozwiązaniem problemu jest optymalizacja sieci przez inteligentne zarządzanie zasobami radiowymi.

Zakłócenia i bezpieczeństwo

Interferencje to podstawowy problem trapiący użytkowników sieci bezprzewodowych. Wynika on głównie z rozgłoszeniowej natury środowiska bezprzewodowego. Zrozumienie i zarządzanie zjawiskami interferencji jest podstawą wydajnej sieci bezprzewodowej. Niestety stan wiedzy na temat przewidywania zjawisk interferencji jest raczej niski.

Większość prac opiera się na prostym, abstrakcyjnym modelu radiowej propagacji. Taki model nie może dokładnie przewidywać zmienności zjawisk. Zmusiło to badaczy do stworzenia modelu, który będzie wykorzystywał dane zbierane przez bezprzewodowych agentów. Dane przesyłane są przeważnie przez każdy węzeł uczestniczący w sieci. Następnie zostają wykorzystane do określenia wpływu interferencji na parametry sieci, nawet w olbrzymich strukturach zawierających kilkadziesiąt nadajników. Taki model najczęściej nie uwzględnia natury radiowych propagacji, których modelowanie może być trudne w rzeczywistym środowisku. Powoduje to trudności w optymalizacji środowiska sieci bezprzewodowych.

Interferencje to poważne wyzwanie dla WLAN. Sieci 802.11 mogą zakłócać się wzajemnie. W dodatku jest wiele innych urządzeń, pracujących w nielicencjonowanych pasmach, które mogą powodować to zjawisko. Interferencje są wprowadzane przez mikrofalowe kuchenki, telefony bezprzewodowe, zestawy Bluetooth, bezprzewodowe , zewnętrzne łącza mikrofalowe, bezprzewodowe kontrolery gier, Zigbee itp.

Wymienione źródła interferencji mogą powodować znaczące straty w wydajności punktów dostępowych. Protokół 802.11 pozwala na zapobieganie skutkom interferencji. Nowoczesne urządzenia 802.11 w przypadku wykrycia niekorzystnych zjawisk będą wstrzymywały transmisję. Jeżeli interferencje pojawią się w momencie trwania transmisji (pakiet nie zostanie odebrany prawidłowo), odbiornik wyśle powiadomienie, nakazujące nadajnikowi ponownie wysłać daną informację. Ale w wyniku tego procesu (wstrzymywania i retransmisji) znacznie maleje wydajność i pojemność sieci bezprzewodowej. W przypadku transportu ruchu aplikacji wrażliwych na opóźnienia kontrolowanie wpływu interferencji to kluczowe zagadnienie.

Problemem niezwykle istotnym z punktu widzenia sieci korporacyjnej jest bezpieczeństwo. Tradycyjne sieci przewodowe to bezpieczeństwo fizyczne - okablowanie jest umieszczone wewnątrz budynku, co daje pewność, że sieć jest zabezpieczona przed dostępem nieautoryzowanych użytkowników. Taki poziom ochrony nie istnieje w bezprzewodowym środowisku. Fala radiowa może promieniować przez fizyczne ściany, potencjalnie rozszerzając zasięg na sąsiednie budynki. Postrzeganie parametrów sieci bezprzewodowej przez użytkownika jest zależne od radiowej propagacji oraz charakterystyki budynku, która może zmieniać się gwałtownie, powodując zmiany prędkości i stopy błędów. Środowisko RF jest zupełnie inne w nocy, gdy nikt nie pracuje, a zupełnie inne w ciągu dnia, gdy przyłączone są dziesiątki klientów, a sąsiadujące biura dodatkowo generują interferencje. Czy nad tymi zjawiskami można zapanować? Rozwiązaniem wydaje się skuteczna optymalizacja i centralne zarządzanie zasobami RF.

Metody optymalizacji

Zarządzanie zasobami radiowymi (RRM - Radio Resource Management) pozwala na ciągłą analizę istniejącego środowiska RF oraz automatyczne dostosowywanie poziomu mocy i konfiguracji kanałów. Wszystko to w celu dostrojenia konfiguracji interferujących kanałów, rozwiązania problemów z zasięgiem i innymi radiowymi zjawiskami. RRM redukuje potrzebę wykonywania precyzyjnej wizji lokalnej przy projektowaniu sieci bezprzewodowej, zwiększając pojemność systemu. Otrzymujemy też zautomatyzowaną funkcjonalność rekompensowania martwych stref RF oraz awarii punktów dostępowych.

Architektura sieci RRM (Radio Resource Management)

Architektura sieci RRM (Radio Resource Management)

Zarządzanie siecią RF wymaga intensywnej analizy czynników wpływających na środowisko propagacji fal. Większość urządzeń radiowych w sieciach RRM pracuje w dwóch trybach - punktu dostępowego oraz urządzenia monitorującego RF. Pozwala to na zbadanie środowiska radiowego oraz wykrywanie anomalii jednocześnie przy zachowaniu funkcji AP. Taka funkcjonalność umożliwia analizę WLAN z poziomu każdego punktu dostępowego oraz eliminację szkodliwych czynników.

Podstawowymi metodami optymalizacji są: dynamiczny przydział kanałów, wykrywanie i zapobieganie interferencjom, dynamiczna kontrola promieniowanej mocy, korekcja i wykrywanie dziur w zasięgu oraz balansowanie ruchem klientów. Optymalizacja możliwa jest w sieciach z centralnie umieszczonym kontrolerem lub dedykowanym oprogramowaniem. Na tym etapie mamy do wyboru dwa rozwiązania:

  • Zintegrowane - mechanizmy zarządzania pasmem radiowym, automatyzacji doboru kanałów i mocy transmisji, skanowania i wykrywania interferencji są zaszyte w kontrolerze sieci bezprzewodowej.
  • Nakładkowe - do wykrywania i rozwiązywania tego typu problemów jest używana oddzielna, dedykowana infrastruktura.

Od strony funkcjonalnej obie propozycje działają podobnie. Warto zaznaczyć, że pierwsze rozwiązanie przeważnie będzie wymagało homogenicznej infrastruktury WLAN, jeśli chodzi o producenta sprzętu. Rozwiązania nakładkowe są przeważnie niezależne i potrafią pracować w zróżnicowanym środowisku sprzętowym. Dobre efekty uzyskuje się łącząc obie techniki. Dla uproszczenia oba rozwiązania można określać terminem "kontroler sieci bezprzewodowej". Warto zapoznać się ze szczegółami mechanizmów rozwiązujących omawiane problemy.


TOP 200