Сравнение стандартов 802.11n и 802.11ac

Ирина Ильина-Сидорова

Инженер центра технической поддержки Cisco TAC (Брюссель)

19 января 2016

Сравнение стандартов 802.11n и 802.11ac

Как стать активным участником? Легко!

• Создавайте документы, пишите блоги, загружайте

видео, отвечайте на вопросы пользователей.

• Вклад оценивается на основе таблицы лидеров

• Также оценивается количество документов, блогов и видео, созданных пользователем.

• Вклад оценивается только по русскоязычному сообществу, не включая рейтинг, набранный в

глобальном Cisco Support Community.

Премия "Самый активный участник Сообщества Поддержки Cisco"

Оцени контент

Ваши оценки контента дают возможность авторам получать баллы.

Хотите чтобы поиск был удобным и простым? Помогите нам распознать качественный контент в Сообществе. Оценивайте документы, видео и блоги.

Пожалуйста, не забывайте оценивать ответы пользователей, которые щедро делятся своим опытом и временем.

https://supportforums.cisco.com/ru/community/4926/pomoshch-help

Скачать презентацию Вы можете по ссылке:

https://supportforums.cisco.com/ru/document/12738186

Сессия «Спросить Эксперта»:

https://supportforums.cisco.com/ru/discussion/12737686

Спасибо, что присоединились к нам сегодня!

Конкурс “Различия стандартов 802.11n и 802.11ac”

19 января в 14:00 мск

Мы предлагаем Вам принять участие в конкурсе после проведения вебкаста, который так и будет называться «Различия стандартов 802.11n и 802.11ac»

• Первые три победителя получат фирменный куб Cisco-TAC

• Ответы присылайте на csc-russian@external.cisco.com

• Задание конкурса будет размещено сегодня после проведения вебкаста (14-00мск)

Присылайте Ваши вопросы!

Используйте панель Q&A, чтобы задать вопрос.

Ирина ответит на Ваши вопросы после презентации в режиме он-лайн

Сегодняшняя презентация включает

опросы аудитории Пожалуйста, примите

участие в опросах!

Вопрос 1

Какое параметры допустимы при настройке сети с поддержкой 802.11n?

1. WPA/AES

2. WPA2/AES

3. Static WEP

4. Open

5. WPA/WPA2+TKIP

6. Никакие из вышеперечисленных

Ирина Ильина-Сидорова

Инженер центра технической поддержки Cisco TAC (Брюссель)

19 января 2016

Сравнение стандартов 802.11n и 802.11ac

• Основные составляющие 802.11n - краткий обзор

• Что появилось в 802.11ac?

• Что такое «waves»?

• Потенциальные проблемные моменты

Содержание

• 802.11a/g использовал BPSK, QPSK, 16-QAM или 64-QAM

• 64 подканалов в канале (тоны или несущие)

• 64 несущих и 64-QAM – цифры не связаны между собой

• Не все несущие используются для передачи данных:

• 48 для данных (показаны зелёным)

• 4 пилотных (красным) для синхронизации и трекинга

• 12 нулевых (чёрным) для калибрации по краям канала и в центре

• В каждой несущей символы разделяются интервалами тишины (guard intervals), некоторые повторяются

Основные составляющие 802.11n - краткий обзор

Modulation

Data Rate per

Carrier (kb/s)

Total Gross Data Rate (Mb/s)

Repeat ratio

Total Net Data Rate (Mb/s)

64-QAM 1125 72 1/3 48

64-QAM 1125 72 1/4 54

• 802.11n может объединить два канала для получения более чем двойного выигрыша в скорости: 128 подканалов

• 14 нулевых тонов (не 12) для калибрации

• 6 пилотных тона (не 4) для синхронизации и трекинга

• 108 тонов данных (не 48)

• 54 Mb/s превращаются в 108+11 = 119 Mb/s

• Возможно использование только в 5GHz

• 802.11n также позволяет работать нескольким радио на одной частоте (MIMO)

• До 4 радио на приём и/или передачу

Основные составляющие 802.11n - краткий обзор

“abcdef”

“def”

“abc” MIM

O AP

Отправитель: посылает больше символов параллельно,

(spatial multiplexing)

“abc”

“abc”

“abc”

MIMO AP

Отправитель: синхронизирует сигнал для лучшего приёма

(Transmit Beamforming, TxBF, ClientLink)

“abc”

“abc”

“abc”

MIMO AP

Получатель: синхронизирует сигнал для повышения качества сигнала

(Maximal Ration Combining, MRC)

• Большая вариативность скоростей подключения

Основные составляющие 802.11n - краткий обзор

• Работа только в диапазоне 5GHz (по стандарту)

• Каналы шириной 80MHz и 160MHz

• 256-QAM, то есть 8 битов на символ

• Всего 10 rates (из них обязательны 8)

• До 8 spatial streams на точку доступа и 4 на клиента

• Multi-user MIMO (MU-MIMO)

• Только explicit beamforming

• Отсутствует RIFS

• Однако присутствует Mandatory A-MPDU

• Более продвинутый RRM

Что нового появилось в 802.11ac?

1 2 3 4 5 6 7 80

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

No of Spatial Streams

PH

Y L

ayer

Thro

ughput

(Mbps)

802.11ac PHY Rates, MCS9, Short GI

20MHz

40MHz

80MHz

160MHz

• Пример наилучшего возможного сценария:

• Канал 160 MHz, точка доступа с 8-ю антеннами и поддержкой MU-MIMO

• Один клиент с 4-SS, 160 MHz,

• 3.47 Gbps

• Один клиент 2-SS, 160 MHz,

• 1.73 Gbps

• Два клиента 1-SS, 160 MHz clients

• 867 Mbps к каждому из клиентов

• Таким образом, общая пропускная способность ячейки достигает 6.93 Gbps!

802.11ac Dream Speed

Как получить канал шириной 160MHz?

• В США в настоящее время доступны 22/10/5/1 каналов с полосой соответственно 20/40/80/160MHz

• Когда диапазоны 5.35-5.47GHz и 5.85-5.925GHz станут доступны, число каналов возрастёт до 34/16/8/3

• Если мы сможем использовать каналы, занятые радарами (TDWR), число доступных каналов увеличится до 37/18/9/4

14

4

14

0

13

6

13

2

12

8

12

4

12

0

116

112

1

08

1

04

1

00

16

5

16

1

15

7

15

3

14

9

64

6

0

56

5

2

48

4

4

40

3

6

Channel #

20 MHz

40 MHz

80 MHz

160 MHz

UNII-1 UNII-2 UNII-2 Extended UNII-3

5250 MHz

5350 MHz

5470 MHz

5725 MHz

96

9

2

88

8

4

80

7

6

72

6

8

16

9

17

3

17

7

18

1

5825 MHz

5925 MHz

Available TDWR channels, not yet available To become available Special OOBE must be met

Каналы 160 MHz – уже скоро!

• Количество доступных каналов 20/40/80/160MHz в различных странах сейчас:

• Россия: 16/8/4/1

• Евросоюз: 17/8/4/2

• Китай: 5/2/1/0 – ожидается расширение

• Индия: 13/6/3/1

• Япония: 19/9/4/2

• Индустрия пытается расширить список доступных каналов в диапазоне 5GHz

• Россия: Приказ Минкомсвязи № 129 от 22.04.2015 убирает ограничения на использование каналов 80MHz

802.11n и 802.11ac Соответствие параметров подключения

Вопрос 2

Какую реальную скорость (приблизительно) обеспечит клиенту rate 7 в случае использования двух spatial streams, короткого GI и канала 20MHz?

1. Примерно 100Mbit/sec

2. Примерно 50Mbit/sec

3. Примерно 300Mbit/sec

4. Примерно 10Mbit/sec full duplex

MU-MIMO и SU-MIMO

• 802.11ac MU MIMO похож на 802.11n SU-MIMO, но применяется к нескольким клиентам сразу (до 4-х)

• Точка доступа объединяет клиентов в MU-группу, затем выполняет пре-кодирование сигнала для них всех одновременно

• При MU пре-кодировании, точка доступа формирует сигнал таким образом, чтобы каналы к клиентам были максимально различны по силе сигнала (канал, максимизированный к одному из клиентов, занулён (null-steered) по отношению к другим клиентам)

• Все MPDUs дополняются до одинакового числа OFDM символов

• AP посылает BAR (block acknowledge request) для получения

• Block-ACK

• MU-MIMO технически сложен в реализации:

• Требуется точность в предсказании формируемых каналов (CSI) для зануления

• Увеличивается вычислительная сложность

• Труднее адаптировать скорости подключения к меняющимся условиям соединения

• Скорость подключения зависит от успешности MU-группирования

WFA Wave 2 certification: • MU-MIMO

Качество обслуживания при MU-MIMO

• Те же 4 AC:

• AC_VO

• AC_VI

• AC_BE

• AC_BK

• Подробнее о процессе:

• Выбирается основной класс (Primary AC) – наиболее критичный класс из всех, запрошенных клиентами

• Фреймы с другими Acs для других станций добавляются, если их длина такая же или меньше

• Более короткие фреймы дополняются

• Итоговый multiuser передаётся

• Запрашиваются Block-ACKs

• Таким образом, низкоприоритетные фреймы могут просачиваться вместе с высокоприоритетными

• В 802.11ac отсутствует implicit beam forming (не ведётся анализ потерянных фреймов)

• Explicit beam forming:

• Высылается NDP (null data packet) announcement

• Высылается NDP frame

• Клиент обрабатывает все подканалы в используемом канале и отсылает обратно сжатую матрицу результатов

• Точка доступа обрабатывает результаты от клиентов и подсчитывает steering matrix (для оптимизации уровня сигнала)

• В случае MU-MIMO:

• Высылается NDP (null data packet) announcement

• Высылается NDP frame

• Первый клиент отправляет матрицу результатов

• Высылается beamforming report poll

• Следующий клиент отправляет матрицу результатов

• …

• Точка доступа обрабатывает результаты от клиентов и подсчитывает steering matrix

Beam forming

• Как устроен RRM на Cisco WLC для 802.11ac?

• Классический RRM работает на каналах шириной 20 MHz, в том числе и для 802.11n

• Это серьёзное ограничение, так как мы не сможем корректно обнаружить конфликтующие 802.11ac устройства

• Улучшение: при определении следующего возможного канала для точки доступа, «плохие» каналы получают штрафные очки

• «Плохие» и «хорошие» каналы определяются по 802.11ac primary channels:

– Primary Channels Aligned -> No Penalty

– Primary Channel on Secondary20 of OBSS -> Highest Penalty

– Primary Channel on Secondary40 of OBSS -> Medium Penalty

– Пенальти зависит от RSSI перекрывающегося канала для каналов различной ширины

– Например, если RSSI такого канала составляет -72 в случае BSS secondary 40 система проигнорирует его, но не проигнорирует, если RSSI составляет -72 on secondary 20

• Эта же информация используется для смены каналов при работе 802.11h

802.11ac и RRM

Интерференция на отвечающей стороне

RRM - Сосуществование с предыдущими протоколами и выделение полосы

• Инициатор соединения посылает RTS на тех каналах, которые считает свободными

• Последующие действия зависят от возможностей обеих сторон

• Динамическое согласование полосы:

• Отвечающая сторона высылает CTS только на каналах, которые она считает свободными. Инициатор передаёт данные только на тех каналах, которые были помечены как свободные с помощью CTS

• Статическое согласование полосы: • Если инициатор способен производить только статическое резервирование,

вторая сторона высылает CTS только в случае, если все запрошенные каналы свободны

RTS

CTS

CTS

Data transmission

Data transmission

RTS в формате 20MHz 11a, но содержит: (1) 80MHz BW, (2) initiator is capable of dynamic BW

CTS в формате 20MHz 11a, но указывает на 40MHz BW

Пример динамического согласования WFA Wave 1 certification: • RTS with BW signaling is optional • CTS with BW signaling in response to RTS with BW signaling is a mandatory test

RTS

RTS

RTS

Что такое “Waves”?

• Сертификация WFA Wave 1 включает только часть всей функциональности стандарта:

• Поддержка 80 MHz обязательна , 256QAM –опциональна поддерживается всеми крупными производителями)

• Тестируется возможность RX 1/2/3SS

• Поддержка 2SS обязательна для AP, работающих не от батарей

– Только 1SS обязателен для работающих от батарей точек доступа и клиентов

• В Wave 1, большинство производителей сфокусировались на 80 MHz, 1-3SS и 256QAM

• Wave 1 продукты основаны на 11ac D3.0 (May 2012)

• Эти устройства помечаются Wi-Fi альянсом как “Wi-Fi CERTIFIED™ ac”

• Wave 2 включает в себя: 256QAM, 160MHz, 4SS – 3.5Gbps PHY, 2.4Gbps MAC

• Внимание! Wave-2 точки доступа начального уровня могут по-прежнему не поддерживать 160MHz

• Мы ожидаем, что для Wave 2 появятся устройства со способностью работать с каналами 160 с 1-3SS (data rates 867-2600 Mbps)

Как далеко и быстро работает Wave 1?

• 80 MHz, 3 SS => 1.3 Gbps

• 80 MHz, 2 SS => 866.7 Mbps

• 80 MHz, 1 SS => 433.3 Mbps

• 256 QAM очень «красивая» функциональность

• Но в реальности повышение количества точек резко повышает чувствительность к шуму

• 1.3 Gbps работает только на очень малом расстоянии от точки доступа!

0

4

5

90

135

180

22

5 270 315

0

45

9

0 13

5

18

0

225 27

0

315

QPSK 16-QAM

1000 точек

без шума

0

45

90

135

18

0

225

270

315

0

45

90

135

180

225

270

315

1000 точек с

шумом

Потенциальные проблемные моменты

• Ширина канала «наверх» от точки доступа

• Точки доступа Wave-2 могут передавать 2Gbps клиентского трафика

• У них два порта gigabit ethernet

• LAG mode

• Ширина беспроводного канала

• 160MHz ещё не поддерживается

• Кто в реальности готов использовать каналы такой ширины на нескольких точках доступа?

• Питание

• 802.3at (PoE+)

• Может потребоваться апгрейд инфраструктуры

• Требуется LLDP/CDP или статические настройки

• Wireless capture

• Необходимо выполнять новым адаптером 802.11ac

• Часть трафика может быть потеряна в связи с занулением сигнала

Вопрос 3

Наша точка доступа использует каналы шириной 80MHz, а соседи – 40MHz.

Смогут ли контроллер и точка доступа корректно обнаружить соседа и сменить канал?

1. Нет, потому что точка доступа соседей не управляется тем же контроллером, что и наша

2. Нет, потому что наша точка доступа использует более широкий канал

3. Да, смогут

4. Нет, наша точка доступа будет использовать только доступную половину канала

Отправьте свой вопрос сейчас! Используйте панель Q&A, чтобы задать вопрос.

Эксперты ответят на Ваши вопросы.

Приглашаем Вас активно участвовать в Сообществе и социальных сетях

Vkontakte http://vk.com/cisco

Facebook http://www.facebook.com/CiscoSupportCommunity

Twitter https://twitter.com/CiscoRussia

You Tube http://www.youtube.com/user/CiscoRussiaMedia

Google+ https://plus.google.com/106603907471961036146

LinkedIn http://www.linkedin.com/groups/Cisco-Russia-CIS-3798428

Instgram https://instagram.com/ciscoru

Newsletter Subscription csc-russian@external.cisco.com

Мы также предоставляем Вашему вниманию Сообщества на других языках!

Если Вы говорите на Испанском, Португальском или Японском, мы приглашаем Вас принять участие в Сообществах:

Русское http://russiansupportforum.cisco.com

Испанское https://supportforums.cisco.com/community/spanish

Португальское https://supportforums.cisco.com/community/portuguese

Японское https://supportforums.cisco.com/community/csc-japan

Китайское http://www.csc-china.com.cn

Если Вы говорите на Испанском, Португальском или Японском, мы

приглашаем Вас принять участие на Вашем родном языке

Технические семинары в клубе Cisco Expo Learning Club

http://ciscoclub.ru/events

Пожалуйста, участвуйте в опросе

Спасибо за Ваше внимание!