Reti WLAN: l’utilizzo del tempo di trasmissione

Come utilizzare il tempo di trasmissione come metrica fondamentale per valutare la salute di una rete WLAN?

In un precedente post, grazie agli articoli dell’Airheads Community di Aruba Networks, avevamo iniziato un approfondimento sulla capacità del WLAN e su come fare per misurarla al fine di progettare un’architettura di rete efficiente.
Il primo elemento emerso è la necessità di individuare delle metriche di base per misurarne la salute: per reti cablate e wireless le metriche fondamentali sono la larghezza di banda – flusso – e la latenza.

L’utilizzo dell’airtime (o utilizzo del canale) è influenzato da due fattori principali: l’interferenza RF esterna (energia non Wi-Fi) e la media del traffico sulla rete (trasmissioni Wi-Fi). Per quanto riguarda l’interferenza RF esterna il discorso è abbastanza semplice: l’energia al di sopra della soglia di CCA ED (Clear Channel Assessment, Detection Energia) determina stazioni Wi-Fi per rilevare la media del segnale occupato e ritarda la trasmissione, consumando quindi tempo di trasmissione disponibile dal punto di vista della stazione Wi-Fi. Inoltre, l’energia al di sotto della soglia CCA ED può aumentare il rumore e ridurre il SNR conseguente all’utilizzo di tassi di dati più bassi e tassi di ritrasmissione eventualmente superiori.

Il concetto di condivisione nel protocollo 802.11 (media del traffico) necessita di qualche spiegazione in più: è meno empiricamente misurabile e richiede una maggiore attenzione se si vuole pianificare con successo la progettazione di una rete WLAN.

Possiamo classificare le fonti delle richieste delle condivisioni del protocollo 802.11 in due grandi categorie. Se ci sono due limiti di cui dobbiamo essere consapevoli nelle connessioni Wi-Fi, sono questi due:

• La domanda di airtime: ovvero il tempo di trasmissione richiesto dalle stazioni a un individuo nella cella radio AP
• L’interferenza Co-Channel (CCI): l’utilizzo del tempo di trasmissione che risulta dalla connessione Wi-Fi condivisa da tutte le stazioni (AP e client) sulla stessa frequenza o canale su più celle radio AP

I due risultati hanno fondamentalmente lo stesso effetto, ma vanno affrontati in modo diverso all’interno del processo di progettazione WLAN. La domanda di airtime viene risolta attraverso la pianificazione della capacità, mentre il CCI viene risolto attraverso una pianificazione di copertura.

La domanda di tempo di trasmissione

La prima grande fonte della qualità del servizio è la richiesta del tempo di trasmissione all’interno di una singola cella radio AP. In poche parole, è la quantità di tempo di trasmissione richiesto da tutti i client con diverse funzioni che eseguono una varietà di applicazioni e che sono collegati a un singolo canale radio AP.

I professionisti del Wi-Fi possono cadere nella trappola – esattamente come chi è alle prime armi – nel pensare di indovinare il numero di client che un unico AP dovrebbe essere progettato a supportare o, peggio ancora, possono decidere quanti access point sono necessari sulla base dei metri quadri utilizzando una regola empirica. Questi metodi obsoleti per la progettazione del WLAN hanno portato a previsioni che non riflettono in modo accurato la domanda di capacità e destinazione d’uso della rete.
Spesso le reti WLAN sono progettate con pochi access point, seguendo una metodologia antiquata di progettazione orientata alla copertura, oppure viceversa con troppi access point perché non è stata eseguita la pianificazione della capacità, la metodologia di pianificazione della capacità utilizzata è stata imprecisa, o perché si è deciso di seguire la convinzione (errata) che la distribuzione di più access point si sarebbe semplicemente tradotta in una maggiore capacità.

Come prevedere la capacità di una rete WLAN

La capacità di una rete WLAN è fortemente condizionata dall’interazione tra l’infrastruttura e i dispositivi client, con la capacità di ognuno di essi di plasmare direttamente le prestazioni di una rete che si basa su un tempo di trasmissione comune. Non esistono due reti WLAN simili tra loro a causa del mix unico di access point e della miriade di diversi tipi di dispositivi client che ognuna ha. Pertanto, la misura della capacità del WLAN determina la richiesta di tempo di trasmissione di tutte le stazioni della rete WLAN in base alle loro quantità, capacità, e destinazioni d’uso (requisiti di applicazione, utente e/o il comportamento del dispositivo).

Da queste misurazioni, insieme ad altre caratteristiche ambientali, si può ricavare una previsione di capacità che descrive il numero di radio Wi-Fi operanti su canali non sovrapposti (per minimizzare CCI) nella stessa area fisica e necessari per soddisfare i requisiti di throughput di tutti i dispositivi client.

Il tempo di trasmissione richiesta da ciascun dispositivo client si ottiene dividendo la capacità di throughput del dispositivo per il throughput dell’applicazione richiesta. Bisogna fare attenzione ad utilizzare stime realistiche di throughput dei dispositivi, pensate sulla capacità che i dispositivi potranno effettivamente sperimentare su tutta la rete WLAN; bisogna invece evitare di utilizzare come stima i picchi di velocità pensati su ipotetici scenari ideali. La domanda di tempo di trasmissione è quindi la somma delle richieste simultanee di tutti i dispositivi client sulla WLAN, ripartita tra le frequenze di banda. In questo modo è possibile determinare la giusta quantità di access point e radio da distribuire e ottenere una previsione attendibile della capacità richiesta sulla WLAN.

La chiave per prevedere la capacità della rete WLAN è ridurre la media dei tempi di condivisione tra dispositivi client in piccoli gruppi sui canali non sovrapposti, in modo che ogni client possa raggiungere il livello di throughput necessario per un’esperienza utente ottimale. Come illustrato nel grafico sottostante, l’obiettivo è quello di trovare il giusto numero di radio AP che verrà segmentato tra gli utenti in diversi domini di collisione, piuttosto che sovraccaricare i canali radio AP. Il breakout o il rapporto delle radio da 5 GHz a 2,4 GHz è del resto di fondamentale importanza dal momento che i 5 GHz offrono un significativo aumento dei canali e della capacità.