Introductie tot mission-critical Wi-Fi & Your Wireless Architect

Wireless Introductie & Your Wireless Architect

Wi-Fi & Your Wireless Architect

Wi-Fi is Wi-Fi ? Good Wi-Fi Bad Wi-Fi & Your Wireless Architect

Wat is er belangrijk bij “goede” Wi-Fi ? RF handling Hoe gaat het systeem om met ‘fout’ gedragende clients? Hoe wordt er naar co-channel interference gekeken? Hoe gebeurt de roaming? Hoe behandel je verschillende types/snelheden van clients? Frequency re-use? Beheer Wat kan je instant zien? Wat kan je zien van wat er vroeger gebeurde? Wat kan je zien van wat er op client niveau gebeurt en gebeurde? Wat zie je als het fout liep ? Features ? & Your Wireless Architect

RF Handling & Your Wireless Architect

Verschillende standaarden Frequentie Max. Data Rate Kanaalbreedte # kanalen Kanalen zonder DFS 2,4GHz 2Mbps 22MHz 3 3 2,4GHz 11Mbps 22MHz 3 3 2,4GHz 54Mbps 20MHz 3 3 2,4GHz 450Mbps 40MHz 1 1 5GHz 54Mbps 20MHz 19 4 5GHz 450Mbps 40MHz 9 2 5GHz 1,3Gbps 80MHz 5 1 5GHz 3,8Gbps 160MHz 2 0 Standaard 802.11 802.11b 802.11g 802.11n 802.11a 802.11ac W1 802.11ac W2 & Your Wireless Architect

2.4 GHZ frequentieband Regelgeving: maximaal 100mW – 20dBm Binnen en buiten & Your Wireless Architect

Kanaalplanning Niet-overlappende kanalen Celgrootte: Signal strength Niet-overlappende kanalen Celgrootte: Applicatievereisten Clientvereisten Omgeving -68dBm -95dBm 54Mbps 1Mbps & Your Wireless Architect

Kanaalplanning & Your Wireless Architect

5 GHz frequentieband Regelgeving:  5.15 – 5.25 GHz  5.25 – 5.35 GHz 23dBm Binnen  5.25 – 5.35 GHz Binnen/Buiten  5.47 – 5.725GHz 30dBm & Your Wireless Architect

5 GHz frequentieband Dynamic Frequency Selection Verplicht in 802.11h (EU versie van 802.11a) Regels verschillen van regio/land tot regio/land: Wat wordt als een radar signaal beschouwd  Hoe wordt een radar signaal geclassificeerd DFS kanalen & Your Wireless Architect

DFS werking Algemeen: Voor transmissie op een DFS kanaal: monitor kanaal (Channel Availability Check – CAC) typisch 60 seconden tot 10 minuten voor de 5.6-5.65 GHz band in EU (kanalen 120-124-128 of bredere waar deze inzitten) Radar detectie = AP moet binnen de 10 seconden weg van kanaal. Binnen de 10s minimaal gebruik van het kanaal Blacklist kanaal voor minimaal 30 minuten Kies een nieuw kanaal en voer dezelfde check uit = 1 minuut tot 10 minuten wachten per kanaal Ondertussen geen service naar clients toe! Indien er na deze wachttijd geen nieuwe radar hit is => kies kanaal Indien er wel een hit is, kies nieuw kanaal en test opnieuw Terwijl kanaal gebruikt wordt, gaat het AP continu het kanaal monitoren (in-service) & Your Wireless Architect

Verschillende standaarden Kanalen zonder DFS 3 1 4 2 # kanalen 3 1 19 9 5 2 Standaard Frequentie Max. Data Rate Kanaalbreedte 802.11 2,4GHz 2Mbps 22MHz 802.11b 11Mbps 802.11g 54Mbps 20MHz 802.11n 450Mbps 40MHz 802.11a 5GHz 802.11ac W1 1,3Gbps 80MHz 802.11ac W2 3,8Gbps 160MHz & Your Wireless Architect

Wireless Technologies RF technologies Direct Sequence Spread Spectrum Transmitter Power P Original narrowband signal Spectrum after bandspreading Spectrum after modulation with carrier signal P’ noise OFDM F F’ Frequency 52 Carriers total ... 5180 5220 5260 5300 5350 MHz 20 MHz 5150 5200 5240 5280 One Channel (detail) Eight channels in lower 5 GHz band Each carrier is ~300kHz wide & Your Wireless Architect

MIMO Multiple Input Multiple Output Nieuwe technologie waarbij meerdere TX en RX antennes worden gebruikt Fundamentele wijziging in operatie: Multipath had vroeger een negatieve impact op performantie MIMO gebruikt de multipath signalen om ze assembleren tot een beter signaal voor een betere ontvangst en throughput Voegt wat extra ‘rek’ toe tav de signal fading Helpt in NLoS en uitdagende omgevingen TA R1 Tx Rx TB R2 & Your Wireless Architect

MIMO voordelen De extra (multi)paden zijn te zien zoals extra rijbanen op een snelweg. Deze kunnen gebruikt worden voor: Toegevoegde bandbreedte = Spatial Multiplexing Elk pad kan unieke data dragen Toegevoegde betrouwbaarheid = Space Time Block Coding Elk pad kan dezelfde data dragen MIMO terminology MxN:S M aantal verzendantennes N aantal ontvangstantennes S aantal data streams & Your Wireless Architect

MIMO voorbeelden Single Input Single Output (SISO) Tx Radio Radio Rx 1 x 1 Multiple Input Multiple Output (MIMO) Radio Radio Tx Radio Radio Rx Radio Radio 3 x 3 & Your Wireless Architect

Throughput optimalisatie 150Mbps Decrease Guard Band Interval from 800 to 400 ns Increase FEC from 3/4 to 5/6 Increase Carriers from 48 to 52 Legacy OFDM 64, QAM 64 3/4 Increase FEC from 3/4 to 5/6 Increase Carriers from 48 to 52 Legacy OFDM 64, QAM 64 3/4 Legacy OFDM 64, QAM 64 3/4 Increase Carriers from 48 to 52 Legacy OFDM 64, QAM 64 3/4 40MHz Channel Double channel size from 20 to 40 MHz Bandwidth 73Mbps G I Decrease Guard Band Interval from 800 to 400 ns 65Mbps FEC Increase FEC from 3/4 to 5/6 59Mbps # Carriers Increase Carriers from 48 to 52 54Mbps Legacy Rate Legacy OFDM 64, QAM 64 3/4 & Your Wireless Architect

Throughput optimalisatie 150Mbps 40MHz Channel Bandwidth 40MHz Channel Bandwidth 40MHz Channel Bandwidth 40MHz Channel Bandwidth 73Mbps G I G I G I G I 65Mbps FEC FEC FEC FEC 59Mbps # Carriers # Carriers # Carriers # Carriers 54Mbps Legacy Rate Legacy Rate Legacy Rate Legacy Rate & Your Wireless Architect

Carrier Sense Multiple Access – Collision Avoidance station A station B backoff CRS station C backoff defer backoff (rest) CRS CRS CRS DIFS Src Data SIFS Dest Ack DIFS Contention Window Other Next MPDU Defer Access Backoff after Defer & Your Wireless Architect

Wireless Challenges Air = Shared medium Access to the medium Fair access Contention problem Battle for the medium Collisions High density Random back off = random access Variable throughput QoS: up- and downstream Seamless roaming & Your Wireless Architect

Problemen door contention en botsingen Peak Aggregate Throughput in Single Cell Environment Random Channel Access 11 8 5 Total Bandwidth at Peak (Mbps) Channel Access with Today’s 802.11 AP Baseband + Protocol Overhead 12 10 8 6 4 Contention Loss AP 1 3 20 Number of Active Users When collisions occur clients backoff slowing down network. As number of calls goes up, the contention and collisions limit bandwidth reducing calls per AP. 5.36 5.38 5.4 5.42 5.44 5.46 5.48 5.5 5.52 5.54 5.56 Time (Sec) Contention leads to unpredictable channel access, latency, jitter AP gets proportional share (1/nth) of channel as one of the clients & Your Wireless Architect

Contention en Random Access Unfaire behandeling van clients Variabele toegang DUS variabele bandbreedte Geen echte QoS garantie 1 AP + 20 Clients Throughput Channel Access with Today’s 802.11 AP 12 10 8 6 4 AP 5.36 5.38 5.4 5.42 5.44 5.46 5.48 5.5 5.52 5.54 5.56 Time (Sec) & Your Wireless Architect

Client perspective & Het signaal varieert constant Client zoekt continue naar een beter AP = geen service en meer batterijverbruik Client moet continu roamen (=aanmelden) Client beslist zelf om te roamen op basis van heel weinig gegevens & Your Wireless Architect

Interferentiezones Signal strength De interferentiezone is groter dan de communicatiezone -68dBm -95dBm Distance 54Mbps 1Mbps 2.4 GHz laat toe drie niet- overlappende kanalen te gebruiken: 1-6-11 & Your Wireless Architect

Vierde generatie WLAN & Your Wireless Architect

Enterprise WLAN Generaties First Generation Second Generation Third Generation Fourth Generation Controller AP AP Controller AP AP Pre-standard APs AP AP STANDALONE MICROCELL VIRTUAL CELL RF Configuration Individual AP Centralized Centralized & Virtualized Roaming Decisions Client Initiated; AP managed Client Initiated; Controller Managed Controller Controls Access Providing Seamless Roaming # of Clients Network control <10 Client <15 >30 Network Source: Gartner & Your Wireless Architect

De 4 niveaus binnen Wi-Fi netwerken HotSpot toegang Occasioneel, lokaal gebruik Best effort Coverage (dekking) Occasioneel gebruik Totale oppervlakte Statische situatie Capacity Primair gebruik Bandbreedte en user densiteit Zelfde verwachting als bij een kabel Dynamische situatie Mission-Critical “Always-on” betrouwbaarheid Redundantie & Your Wireless Architect

212B CONNECTED THINGS 10B 2 MERU 11 ODIFF 3 2000 03 07 10 13 COMPLEXITY AIR 2 11 ac PATENTED TECH NETWORK CONTROL TRAFFIC CONTROL CHANNEL CONTROL CONV WIFI MERU 11 ED HC ODIFF DEVICE TYPE & DENSITY APP COMPLEXITY & CRITICALITY RF ENVIRON. 11 n 3 11 g ENT 2000 03 07 10 13

Meru Networks: coördinatie Traditional WLAN WLAN Meru Hub-like Switch-like Effects: Voordelen: Interferentie tussen de kanalen Reductie van het vermogen dus meer AP’s De traagste client beïnvloed de performantie van de anderen Controle van de upstream en de downstream Beheer van de interferentie tussen de kanalen 100% load balancing 100% Wi-Fi compatible Vol vermogen dus minder AP’s & Your Wireless Architect

Voordelen van de Meru Air Traffic ControlTM Virtual AP Single channel approach Geen channel interference Geen RF planning High capacity Schaalbaarheid Load balancing Channel layering Seamless roaming Veranderingen resulteren niet in een “Back to the drawing table” Airtime Fairness Consistente throughput en delay Virtual Port client isolation & Your Wireless Architect

Air Traffic ControlTM : Het resultaat No over-the-air QoS Over-the-air QoS Channel Access with Today’s 802.11 AP AP Channel Access with Meru AP for QoS 12 10 8 6 4 12 10 8 6 4 AP 5.36 5.38 5.4 5.42 5.44 5.46 5.48 5.5 5.52 5.54 5.56 5.36 5.38 5.4 5.42 5.44 5.46 5.48 5.5 5.52 5.54 5.56 Time (Sec) Time (Sec) Onvoorspelbare channel access, latency, jitter AP krijgt evenredig deel net als de clients Voorspelbare channel access, latency, jitter AP krijgt de juiste hoeveelheid channel access (50%) & Your Wireless Architect

Air Traffic ControlTM : Het resultaat 1 AP + 20 Clients 1 Meru AP + 20 Clients Throughput Throughput Een hub deelt (shares) het medium Een switch verdeelt (divides) het medium & Your Wireless Architect

Meru Client Perspectief De client ziet maar één AP Client moet nooit van kanaal wisselen of scannen Het systeem bepaalt welk AP het beste is voor de client & Your Wireless Architect

Meru Airtime Fairness “Normale” fairness is gebaseerd op volume De Meru fairness is gebaseerd op tijd Kenmerkend snelheidsverschil Down- en upstream ! Uitermate belangrijk voor voice en video & Your Wireless Architect

Airtime faireness gedefinieerd Anderen: Round Robin Meru: Airtime Fairness Verschillende tijd per client Traagste client domineert het netwerk Penaliseerd clients met kleine pakketjes Laag aantal packets per second (pps) Gelijke tijd voor elke client Behoudt de snelheid van de snelle clients Verzekerd faire hoeveelheid tijd voor elke client – voorkomt starvation Hoogste hoeveelheid packets per second 54Mbps 11Mbps 54Mbps 11Mbps Time Time Indien een 54Mbps client alleen 2400 pps krijgt en een 5.5Mbps client krijgt 244 pps alleen, dan krijgen ze samen… Airtime Pps Total Pps 54Mbps 9% 110 220 5.5Mbps 91% Airtime Pps Total Pps 54Mbps 50% 1200 1422 5.5Mbps 122 & Your Wireless Architect

De test met Airtime Fairness Veriwave WiMix TCP Downlink Test Mixed 802.11a & 802.11n 20.000 Frames Goodput Kbps n@270M, n@108M, n@54M a@54M, a@12M, n@6M ~ 100 Seconds Zonder Airtime Fairness Time (s) n@270M - 10sec ~ 10x performance improvement n@108M - 15sec ~ 6x performance improvement n@54M - 30sec ~ 3x performance improvement a@54M - 35sec ~ 2.5x improvement a@12M - 65sec ~ 1.5x improvement a@6M Time (s) 6 x .11a/n clients - n@270M, n@108M, n@54M, a@54M, a@12M, a@6M Met Airtime Fairness Goodput Kbps & Your Wireless Architect

802.11ac Meer capaciteit… Maar gelimiteerd spectrum & 20 MHz 40 MHz 80 MHz 160 MHz Geïntegreerde beam forming 256 QAM Encoding (8 ipv 6 bits per symbool) 80 en 160 MHz kanalen 8 streams ipv 4 streams (max) MU-MIMO Inclusief DFS Exclusief DFS Kanaalbreedte US Europa 40 MHz 8 9 4 2 80 MHz 5 1 160 MHz & Your Wireless Architect

Resultaat in 11ac (6 AP + 30 clients) Consistent beter dan Aruba (AP-225) en Cisco (AP3702i) met data, video en voice Tot 100% meer throughput dan Aruba met data/video op 40/80MHz en 40% meer dan Cisco Beduidend lagere latency bij streaming video dan Aruba/Cisco & Your Wireless Architect

Channel Layering Eén kanaal nodig voor een compleet netwerk Alle andere niet-overlappende kanalen zijn nog vrij Channel stacking Snelheid Aantal clients Verschillende applicaties Verschillende gebruikers Optimaal gebruik van investering & Your Wireless Architect

Producten & Your Wireless Architect

Access Points Meru Access Point  AP1000  AP332  AP400 Single radio: AP1010i/e Dual radio: AP1020i/e 2x2 MIMO 300Mbps  AP332 Dual radio: abgn + abgn 3x3:3 MIMO 450Mbps TLS-VPN  AP400 Three radio 11n Three stream: 450Mbps Spectrum analysis TLS - VPN e-series i-series & Your Wireless Architect

802.11ac Access Points  AP832 Enige 802.11ac AP met dual band, dual 11ac radio’s Dual 3x3:3 = 2,6Gbps aggregate data rate Enige 802.11ac AP dewelke compleet kan werken op 802.3af power (3x3:3) Mesh TLS-VPN Unieke 80MHz installatiemogelijkheid 2 GigE ports & Your Wireless Architect

802.11ac Access Points  AP822 Dual radio 802.3af power Mesh TLS-VPN Eén 802.11ac radio • 2x2:2 = 866,7Mbps Eén 802.11bgn radio 300Mbps 802.3af power Mesh TLS-VPN Unieke 80MHz installatiemogelijkheid 2 GigE ports & Your Wireless Architect

802.11ac remote/in-room AP  AP122 Wall-plate design Dual radio Eén 802.11ac radio • 2x2:2 = 866,7Mbps Eén 802.11bgn radio 300Mbps 802.3af power  Mesh TLS-VPN Unique 80MHz deployment 1 GigE port voor de uplink naar de switch 1 10/100 port met PoE-out ondersteuning  1 10/100 port & Your Wireless Architect

Access Point overzicht & Your Wireless Architect

Meru Controllers MC 1550 (HW of Virtual) MC 3200 (HW of Virtual) 1 tot 50 AP MC 3200 (HW of Virtual) 1 tot 200 AP MC 4200 (HW of Virtual) 1 tot 500 AP redundante power supply 2 x 10G optie  MC 5000 tot 5 blades  MC6000 tot 10 blades & Your Wireless Architect

Beheer & Your Wireless Architect

Draadloos = onzichtbaar Werkt uw draadloze oplossing perfect? Werkt ze altijd perfect? Voor Voice-over-Wifi ? Temperatuur/vochtigheidsmonitoring ? Streaming Video ? Aula’s ? Magazijnen How Will You Know ? Wi-Fi is business critical !! Wat als het mis-ging ? Testen/vergelijken/veronderstellen & Your Wireless Architect

E(z)RF Network Manager Thé most common wireless problem: The support call – the wireless went down Hi, this is Mr. Grant. My wireless connection went down about an hour ago. It’s working again now but I want to know what happened! & Your Wireless Architect

Before Meru… & Your Wireless Architect

Before Meru … questions, questions Where were you when it happened? Have you had this problem before? Are you in your normal place of work? Have you changed anything? Do you have an IP address? What is your MAC address? Press Start – Run, type ‘CMD’ Now type ipconfig /all and hit enter Do you see the IP/MAC address? & Your Wireless Architect

& Your Wireless Architect The Meru experience

The Meru experience Where were you when you lost the connection? I was at my desk in Finance Can you confirm your username? MGRANT OK, that’s all I need. Let me see what was happening on the network in your area about an hour ago.

Network side

Network side

Network side

Network side

Network side

Network side

Client side Network side is ‘easy’ Client side Turn back time! Controller and AP level Notifications Client side Go to client and test on system? Go to finance and do a spectrum analysis? Go to finance and perform a wireless capture? The issue is not happening now!

The Meru experience : Client side

Client side

A delighted customer! Hi Mr. Grant. Thanks for waiting. A network scan showed a rogue AP near your location where your client roamed to. We fixed that issue about 20 minutes ago That’s great Mike, thanks!

Nieuwe interface

Meru Networks Meru Center E(z)RF Network Manager Spectrum Manager Centrale beheer van alle sites: monitoring + configuratie Spoor problemen op op controller – ap – client (!) niveau Tot 6 maanden terug! Het probleem DEED zich voor… Spectrum Manager zet AP’s in als spectrum analysers Ook historisch! Service Assurance Manager Bemerk potentiële problemen voor de gebruiker Voorspel de reactie van het netwerk Meru Connect Guest Manager  Smart Connect Biedt de hoogste beveiliging op de makkelijkste manier