Grunder – WIFI

WIFI – trafik belastning och konfiguration

Som Natt och Dag – Ett WIFI system som är korrekt dimensionerat, konfigurerat kan hantera tusentals samtidiga uppkopplingar.  Ett felaktigt projekterat system utan kontroll kan få problem med ett fåtal uppkopplingar, hur kan skillnaden vara så stor?

Radiovågor – Trådlös kommunikation använder elektromagnetiska vågor, vågorna mäts som frekvenser (svängningar inom given tidsintervall). Då olika frekvenser ger olika påverkan har de fått olika namn tex, Radiovågor, mikrovågor och röntgen. Varje våg har kanaler, kanalerna har olika kapacitet och överlappar varandra. Vågorna genereras via en magnet och görs starkare via en förstärkare. Kapaciteten är begränsad då spektrumet är begränsat. Trådlös kapacitet i grunden är som ytan i en cirkel, där tre faktorer tävlar om plats. Det är ett nollsummespel mellan kapacitet, räckvidd och tillgänglighet, det ända sättet att öka ytan på cirkeln är genom att öka kraften i förstärkaren.

En eller flera accesspunkter
Vi skulle kunna köra en mesh-lösning men då för du fram tills nu utmaningar då samma enhet tar emot och sänder samtidigt.

Olicensierat spektrum
WIFI opererar inom 2.4GHz och 5GHz, dessa band är olicensierade. För olicensierad trafik så finns det begränsningar på hur mycket signalerna får förstärkas, i Sverige är gränsen satt till 20dBm. Det finns många produkter som använder samma frekvensband. Mikrovågsugnar, trådlösa tangentbord och larm.

WIFI hemma och på jobbet

Låt oss börja med den WIFI vi känner till, vårt WIFI hemma. Lås oss anta att du har en lägenhet för två personer med två telefoner, två ipads och en dator. Du har köpt en internetuppkoppling där en router ingår och du har en uppkoppling som är överdimensionerad för det fåtal trådlösa enheter du har.  Den trådlösa täckningen är dålig i några delar av bostaden. Om du inte är en tekniker eller teknikintresserad så har du antagligen inte uppdaterat mjukvaran sedan du köpte din router. Om du inte är gamer eller erfaren it tekniker så har du kanske inte investerat i en ny och bättre router som är superstabil så ibland går din router ner men det är inget som drabbar dig direkt, om något så upplevs det som lite besvärande.

Komplexitet av WIFI i jobbmiljö

WIFI hemma är annorlunda än WIFI på jobbet, mest för att hemma så har du väldigt få enheter, inte så krävande applikationer, och du har en begränsad yta utan krav på tillgänglighet. WIFI på jobbet kräver ofta mer än en accesspunkt och så fort du får mer än en accesspunkt så klarar inte din hemma router av detta utan du måste investera i en kontrollenhet. Om du nu vill att ditt WIFI ska agera som ditt fasta nät så behövs en design och dimensionering för detta. Därefter så måste WIFI nätet övervakas och hantera tid för att säkerställa kvalitet. Om du vill kunna köra Skype stabilt över ditt WIFI nät behöver vi ta reda på vilka krav det finns på Skype/VoIP protokollen. När man designar ett trådlöst måste nätet klara en hög belastning med svar på millisekunder och inte tappa mer än 1% av alla datapaket för att du ska få en bra upplevelse utan avbrott.

VoIP QoS Krav

• HTTP/TCP – 25ms

• Latency 45ms

• MOS – 4 to 5

• JItter < 40ms

• Packet loss <1%

• Throughput 67kbit/s

När det blir kö (Quality Of Service, QoS)

Nu när vi vet kraven för Skype/VoIP, så är det ofta fortfarande ok så länge som du har kapacitet.  Men om din datakapacitet överskrids så skapas en kö av datapaket. Då är det viktigt att kunna skapa regler för vilken data som ska få företräde. Det kan jämföras med bussfilen i trafiken eller hur vi lämnar företräde i trafiken för blåljus. Denna process kallas för Quality of Service (QoS). Din hemmarouter har tre QoS klasser där strömmad video har samma prioritet som Skype.  På jobbet är det bra att ha en router som klarar åtta QoS klasser för att säkerställa samma upplevelse som ditt fasta nätverk.

2,4 GHz vs 5 GHz frekvenser

Från början användes det lägre frekvensbandet 2,4 GHz för WIFI kommunikation. Nackdelarna med detta frekvensband är att endast ett fåtal radio kanaler kan användas utan att negativt påverka den trådlösa kommunikationen för andra trådlösa enheter i samma område. Förutom betydande störningskänslighet så är kapaciteten väldigt dålig i motsats till det nyare högre frekvens bandet 5 GHz. I princip all modern trådlös utrustning kan nytta 5 GHz frekvensbandet idag. En tumregel är att 2,4 GHz frekvenserna bör undvikas i största möjliga mån. I takt med att mängden av trådlös trafik ökat kraftigt på senare tid (Internet of Things) så blev man tvungen att utöka frekvensbandet från 2,4 till 5 GHz. Trafiken fick helt enkelt inte plats längre samtidigt som störningarna i det övre 5 GHz bandet är betydligt färre. 5 GHz bandet innebär framför allt en bytande förbättring av WIFI prestanda och kapacitet.

Sammanfattning

Nu vet vi att WIFI är elektromagnetiska vågor där fysiska lagar råder. Finns metall eller andra hinder i vägen så kommer det att påverka signalkvaliteten mer eller mindre.  Vi vet också att WIFI har en begränsad räckvidd, begränsad kapacitet och att det finns begränsningar i hur stark en signalförstärkare får vara. WIFI signalen tävlar om utrymmet med andra enheter med radiosändare. Därmed blir bandbredden begränsad och vi bör därför implementera QoS när vi använder viktiga applikationer somVoIP.

WIFI lösning

Även om det vi har lärt oss är komplicerat, så går att hantera. Lite som orientering så är det bra att ha en karta. Det är viktigt att mäta av miljön först genom att göra en radioplanering, om du har applikationer som VoIP så är det som sagt viktigt att installera QoS. Så fort en ny enhet kommer in i din radiomiljö så behöver du göra en ny mätning och se över din radioplanering för att uppnå bästa resultat. Annars kan vi erbjuda en tjänst med övervakning och hantering av ditt radionät.

När du hanterar ett WIFI nät så vill du inte bara kunna se vilka enheter som är kopplade till vilka frekvenser, du vill också kunna se hur och vilka kanaler de är kopplade till. Radionäts protokollen använder automatiserade processer där alla enheter kan lägga sig på samma kanal. Kapaciteten begränsas till just den radio kanalens tillgängliga kapacitet och är i själva verket inte relaterat till kapacitet i ditt datanätverk vilket är et vanligt missförstånd.

Om du har WIFI på flera platser är det smidigt att kunna hantera felsökning och konfiguration centralt istället för att behöva vara på plats.

Det finns få fördelar med nyttjandet av 2,4 GHz bandet jämfört med 5 GHz men ibland kan det vara nödvändigt att använda 2,4 GHz beroende på avstånd. Trådlösa signaler på 2,4 GHz bandet når längre än 5 GHz och om inga särskilda krav ställs på kapacitet och signalkvalitet så kan detta vara ett alternativ. Samtidigt är det viktigt att påpeka att en hög signalstyrka även kan ha en negativ effekt och skapa störningar i närområdet. Det är därför extra viktigt att ta detta i beaktande vid projektering och design av trådlösa nätverk.
Signalstyrkan på de respektive frekvensbanden är något som ofta förbises i trådlösa nätverk.

Frågan blir till slut, vad ska du ha ditt WIFI till, hur många enheter, vika applikationer kommer du att använda och om du har särskilda kvalitetskrav. När man använder ditt WIFI kan man antingen säga att WIFI var kass men champagnen var god eller ta mig tusan vilken bra WIFI de har där jag kunde streama film, prata i telefon  och ladda upp stora dokument samtidigt utan problem. Så ska det se ut!