- Форум
- /
- IT и телекоммуникации
- /
- Конфигурация сетевого оборудования
- /
- Оптимизация производительности Wi-Fi Cisco: Antenna Gain, Basic Rates, Bridge-Group, Packet Retries
Оптимизация производительности Wi-Fi Cisco: Antenna Gain, Basic Rates, Bridge-Group, Packet Retries
4 года 2 мес. назад - 4 года 2 мес. назад #175
от TOLLIFi
IT и Телеком: IP-телефония, интернет-технологии, программирование, web-сервисы.
TOLLIFi создал эту тему: Оптимизация производительности Wi-Fi Cisco: Antenna Gain, Basic Rates, Bridge-Gr
В этой статье попытаемся оптимизировать Wi-Fi за счет изменения различных параметров точек доступа на примере Cisco AIR AP1142N-R. В предыдущей статье было представлено подробное описание еще одной очень полезной технологии повышения производительности в беспроводных сетях:
Cisco ClientLink: Улучшаем качество Wi-Fi с технологией формирования луча (beamforming)
--- ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ В СРЕДЕ С РАДИОПОМЕХАМИ >>>
1. Если в логах точки доступа постоянно появляются записи типа:
, это свидетельствует о том, что существуют радиопомехи в районе вещания точки доступа (AP), либо была предпринята попытка атаки AP. Т.е. любое превышение клиентом максимального количества попыток передачи пакета данных расценивается AP как атака, после чего клиент принудительно отключается. В сетях со множеством помех можно увеличить этот параметр до рекомендуемого Cisco значения "64":
2. Настройка коэффициента усиления антенны (Antenna Gain).
Antenna Gain - что это такое?
Коэффициент усиления антенны – это тот самый момент, который может поставить в тупик даже самых продвинутых инженеров, специалистов в области радиочастотных технологий. Даже в законодательстве указано, что «Эффективная излучаемая мощность не превышает…», что опирается на мощность, подводимую ко входу антенны, помноженную на коэффициент усиления антенны. Считается, что в момент проявления коэффициента усиления антенна сама внутри себя магическим образом создает некую энергию. К несчастью, это не так. Если вы посмотрите на антенну, то увидите, что основной материал, из которого она сделана это золото, серебро, медь – эти материалы подходят лучше всего, затем идет алюминий. Сами по себе эти материалы не могут создавать энергию внутри себя.
Прежде чем начать что-то объяснять, сначала необходимо дать определение некоторым терминам, для более доходчивого объяснения, что же такое коэффициент усиления антенны.
Децибел (дБ) - единица измерения затуханий, служит для выражения коэффициента усиления. Коэффициент усиления имеет положительное значение, затухание – отрицательное, вычисляется по формуле:
10* log ( P на выходе/ P на входе)
Коэффициент усиления антенны: относительное увеличение излучения в пиковый момент, величина которого, выраженная в дБ, выше эталонного, в этом случае штатная антенна, антенна диполь в половину длины волны (как в случае с двухполюсными антеннами), которой измеряются все прочие антенны. Используемое обозначение известно как 0дБд (0 децибел относительно диполя). Таким образом, антенна с эффективной излучаемой мощностью в два раза выше входной мощности будет иметь коэффициент усиления 10* log (2/1) = 3дБд
На что стоит обратить внимание: Есть второе обозначение, которое характеризует коэффициент усиления антенны, но используется для того, чтобы просто придать характеристикам антенны более высокие цифры, чем есть на самом деле. Это обозначение – дБи, оно характеризует коэффициент усиления антенны относительно воображаемого изотропного излучателя – антенны, которая равномерно излучает сферические волны, распространяемые по всем направлениям. Это увеличивает коэффициент усиления антенны на 2,14 дБ, что является коэффициентом усиления антенны диполь относительно изотропного излучателя. Но это еще не начало. Об этом более подробно рассказывается в разделе " Как обмануть коэффициент усиления антенны ".
Диаграмма направленности - графическое представление зависимости интенсивности излучения от угла направления антенны от перпендикуляра. Обычно график имеет круглый вид, интенсивность обозначена расстоянием от центра относительно соответствующего угла.
Все диаграммы направленности, которые показаны на этой странице, составлены для антенн с вертикально установленными элементами антенны, вид дан со стороны (т.е. под прямым углом к антенне), как показано на изображении рядом.
Угол излучения: Существует общепринятое мнение, что ширина диаграммы направленности антенны – это угол между двумя точками (в той же плоскости) между которыми излучение происходит в «половину мощности», т.е. на 3дБ меньше максимального излучения. Другие цифры, кроме 3дБ, не позволят улучшить репутацию антенны, поскольку в этом случае возникнет ощущение, что антенна имеет более широкую/узкую ширину диаграммы направленности антенны, а серьезный инженер не стал бы доверять такой конструкции.
Зона уверенного приема: Такая физико-геологическая зона, в которой принимается сигнал, обычно описывается как расстояние по радиусу от места, где расположена антенна.
Для начала давайте сначала возьмем в качестве эталона антенну диполь в половину длины волны и «поместим» ее свободно в пространстве (т.е. не будем учитывать все, что находится рядом, например крепление и т.п., которые могли бы влиять на антенну). Диаграмма направленности такой антенны обычно называется «пончик», она проиллюстрирована ниже на рисунке.
Поскольку материал не может создавать мощность, то единственной альтернативой является концентрация бесполезно израсходованной энергии, например той, которая идет в направление неба, и направление ее по нужному направлению в горизонтальной плоскости. Результат виден на соседнем рисунке. Форма излучения изменилась таким образом, что та энергия, которая расходилась в стороны, теперь сконцентрирована для усиления средней половины. В результате мощность излучаемой энергии удваивается в требуемом направлении, коэффициент усиления – 3дБ.
Такая концентрация энергии может быть усилена еще более, от 6дБ (в 4 раза) до 9 дБ (в 8 раз). Диаграммы видны на рисунках ниже.
Теперь ясно, для того чтобы у антенны появился коэффициент усиления, нужно всего лишь сконцентрировать ее излучение (т.е. изменить «пончик» на диаграмме до формы тонкой «лепешки»), сделав, таким образом, излучение более интенсивным вдоль горизонтальной плоскости. Антенны с излучением по всем направлениям и коэффициентом усиления выше 9дБ непрактичны в с илу того, что концентрация энергии напрямую связана с длиной (с длинах волны) антенны. Однако, есть еще один метод концентрации излучения, который позволяет направить излучение только в одном направлении.
Если рефлектор помещен рядом с антенной диполь, то вся энергия, которая бы направлялась в направлении рефлектора, теперь отражается назад в направлении антенны диполь. Таким образом, вся энергия теперь сконцентрирована только в одной полусфере, в результате излучаемая энергия удваивается в данном направлении, коэффициент усиления – 3дБ.
Дальнейшая концентрация энергии, может быть получена с помощью использования «директоров (направителей)» и, опять же, делая угол все меньше и меньше, фокусируя всю энергию в одном направлении. Таким образом достигается более высокий коэффициент усиления. Обычно достигается коэффициент усиления в 20 дБ. Эффективный угол такой антенны мал (обычно ± 10 градусов)
В случае с антеннами с направленным излучением, нужно знать еще одну величину.
Коэффициент обратного излучения антенны: Активный вибратор большинства антенн с направленным излучением – антенна диполь с диаграммой направленности в виде классического «пончика», который перпендикулярен ее оси. Задача, как было описано ранее, заключается в том, чтобы этот «пончик» преобразовать в узкий луч по направлению от антенны. Рефлектор чаще всего представляет собой обыкновенный один или несколько стержней. Даже в случае, если рефлектор - это пучок стрежней, то он не будет отражать всю энергию, т.к. она будет проходить через щели! Часть энергии будет направлена назад (или, в случае приема, будет обходить рефлектор и перехватываться антенной диполь). Запомните, в свободном пространстве антенна диполь чувствительна как по своему направлению, так и сзади, диаграмма ее направленности естественно стремиться по свое форме к «пончику».
Даже сплошной кусок металла в качестве рефлектора не сможет полностью изолировать от заднего излучения по причине дифракции. Досадно, но самые кончики металла станут причиной того, что сигнал будет поворачиваться на углах рефлектора в обратном направлении (или, в случае приема, от задней части по направлению к антенне диполь).
Коэффициент такого обратного излучения антенны определяется относительно переднего (требуемого) направления антенны и обычно выражается в дБ.
В заключение:
Антенны вовсе не производят сами собой неким магическим образом энергию, они всего лишь концентрируют излучаемую радиочастотную энергию в узком направлении таким образом, что возникает ощущение, будто из антенны в требуемое направление выходит больше мощности.
Насколько видно из вышеописанного, коэффициент усиления также является «потерей». Чем выше коэффициент усиления антенны, тем менее угол ее полезного использования. От внимания многих ускользает тот факт, что энергия была «украдена» у прочих направлений, а затем навязана излучению в требуемом направлении.
Точки доступа делятся на наружные (outdoor) и внутренние (indoor). У наружных точек обычно имеются мощные направленные внешние антенны, а у офисных - внутренние или внешние менее мощные omni-антенны (всенаправленные). За счет коэффициента усиления теоретически можно увеличить мощность и радиус действия внешней всенаправленной антенны точки доступа Cisco. Обычно такие точки доступа с антеннами с высоким коэффициентом усиления используются для создания Wi-Fi-мостов в Point-to-Point или Point-to-Multipoint схемах для связи с другими аналогичными точками доступа, т.к. для связи с пользовательскими Wi-Fi устройствами необходимы гораздо более мощные Wi-Fi-адаптеры на клиентских устройствах, иначе получится односторонняя связь: мощности передатчика точки доступа хватает чтобы сигнал дошел до клиента, а мощности Wi-Fi-адаптера клиента не хватает для посылки ответного сообщения точке доступа.
За коэффициент усиления в точках доступа Cisco отвечает параметр Antenna Gain, который может принимать значения от -128 до +128. Но этот параметр ни на что не влияет, если все антенны точки доступа - внутренние. Коэффициент усиления можно настроить только для внешних антенн причем есть важные замечания из документации Cisco ( www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/a.../cr12410b-chap2.html ):
"...Specifies the resultant gain of the antenna attached to the device. Enter a value from -128 to 128 dB. If necessary, you can use a decimal in the value, such as 1.5. Note: This setting does not affect the behavior of the wireless device; it only informs the WLSE on your network of the device's antenna gain."
Что каcается непосредственно настройки параметра Antenna Gain:
"In the Antenna Gain text box, enter a number to specify an external antenna’s ability to direct or focus radio energy over a region of space. High-gain antennas have a more focused radiation pattern in a specific direction. The antenna gain is measured in 0.5 dBi units, and the default value is 7 times 0.5 dBi, or 3.5 dBi. If you have a high-gain antenna, enter a value that is twice the actual dBi value (see Cisco Aironet Antenna Reference Guide for antenna dBi values). Otherwise, enter 0. For example, if your antenna has a 4.4-dBi gain, multiply the 4.4 dBi by 2 to get 8.8 and then round down to enter only the whole number ( 8 ). The Cisco WLC reduces the actual equivalent isotropic radiated power (EIRP) to make sure that the antenna does not violate your country’s regulations."
Смотрим по спецификации для точки Cisco AIR AP1142N-R параметры:
Integrated Antenna:
• 2.4 GHz, Gain 4.0 dBi, horizontal beamwidth 360°
• 5 GHz, Gain 3 dBi, horizontal beamwidth 360°
Согласно рекомендаций, описанных выше, параметр Antenna Gain должен быть таким: для 2.4GHz - (2 x 4.0) = 8, для 5GHz - (2 x 3.0) = 6:
Но как бы мы не пытались изменять параметр Antenna Gain, реально это ни на что не влияет (любые изменения носят только информативный характер для WLSE/WCS/NCS или Prime), т.к. это внутренняя антенна и она имеет предустановленные параметры коэффициента усиления, а конкретнее такие:
P.S.: Помимо коэффициента усиления антенны (K), существует такое понятие как мощность передатчика (P) и коэффициент затухания (L). Исходя из этих параметров можно определить мощность, которую должна излучать ненаправленная антенна вместо направленной антенны, чтобы в направлении максимума излучения направленной антенны был такой же уровень сигнала при приёме - эффективную изотропно-излучаемую мощность ( EIRP ).
--- ВЫБОР БАЗОВОЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ WI-FI ТРАФИКА: 802.11a / b / g / n >>>
Предисловие:
Существует несколько типов беспроводных стандартов: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n и 802.11ac. В соответствии с этими стандартами используются различные типы оборудования. Стандарты беспроводных сетей семейства 802.11 отличаются друг от друга и максимально возможной скоростью передачи, и радиусом действия беспроводной сети. Так, стандарт 802.11b подразумевает максимальную скорость передачи до 11 Мбит/с, а стандарты 802.11a и 802.11g – максимальную скорость передачи до 54 Мбит/с. Кроме того, в стандартах 802.11b и 802.11g предусмотрено использование одного и тот же частотного диапазона — от 2,4 до 2,4835 ГГц, а стандарт 802.11a подразумевает использование частотного диапазона от 5,15 до 5,35 ГГц. Соответственно, если точка доступа поддерживает одновременно стандарт 802.11a и 802.11g, то она является двухдиапазонной.
Оборудование стандарта 802.11a, в силу используемого им частотного диапазона, не сертифицировано в России. Это, конечно, не мешает использовать его в домашних условиях. Однако купить такое оборудование проблематично. Именно поэтому в дальнейшем мы сосредоточимся на рассмотрении стандартов 802.11b и 802.11g.
Следует учесть, что стандарт 802.11g полностью совместим со стандартом 802.11b, то есть стандарт 802.11b является подмножеством стандарта 802.11g, поэтому в беспроводных сетях, основанных на оборудовании стандарта 802.11g, могут также работать клиенты, оснащённые беспроводным адаптером стандарта 802.11b. Верно и обратное – в беспроводных сетях, основанных на оборудовании стандарта 802.11b, могут работать клиенты, оснащённые беспроводным адаптером стандарта 802.11g. Впрочем, в таких смешанных сетях заложен один подводный камень: если мы имеем дело со смешанной сетью, то есть с сетью, в которой имеются как клиенты с беспроводными адаптерами 802.11b, так и клиенты с беспроводными адаптерами 802.11g, то все клиенты сети будут работать по протоколу 802.11b. Более того, если все клиенты сети используют один и тот же протокол, например, 802.11b, то данная сеть является гомогенной, и скорость передачи данных в такой сети выше, чем в смешанной сети, где имеются как клиенты 802.11g, так и 802.11b. Дело в том, что клиенты 802.11b «не слышат» клиентов 802.11g. Поэтому для того, чтобы обеспечить совместный доступ к среде передачи данных клиентов, использующих различные протоколы, в подобных смешанных сетях точки доступа должны отрабатывать определенный механизм защиты. Не вдаваясь в подробности реализации данных механизмов, отметим лишь, что в результате использования механизмов защиты в смешанных сетях реальная скорость передачи становится ещё меньше.
Однако следует четко различать полную скорость передачи и полезную скорость передачи. Дело в том, что технология доступа к среде передачи данных, структура передаваемых кадров, заголовки, прибавляемые к передаваемым кадрам на различных уровнях модели OSI, — все это предполагает наличие достаточно большого объема служебной информации. Вспомним хотя бы наличие охранных интервалов при использовании OFDM-технологии. В результате полезная или реальная скорость передачи, то есть скорость передачи пользовательских данных, всегда оказывается ниже полной скорости передачи.
Кроме того, реальная скорость передачи данных зависит и от используемого протокола (TCP или UDP) и от размера длины пакета. Естественно, что протокол UDP предусматривает более высокие скорости передачи. Теоретические максимальные скорости передачи данных для различных типов сетей и протоколов представлены в таблице.
Реальная скорость передачи зависит и от структуры беспроводной сети. Так, если все клиенты сети используют один и тот же протокол, например 802.11g, то сеть является гомогенной и скорость передачи данных в такой сети выше, чем в смешанной сети, где имеются клиенты как 802.11g, так и 802.11b. Дело в том, что клиенты 802.11b «не слышат» клиентов 802.11g, которые используют OFDM-кодирование. Поэтому с целью обеспечения совместного доступа к среде передачи данных клиентов, использующих различные типы модуляции, в подобных смешанных сетях точки доступа должны отрабатывать определенный механизм защиты. В результате использования механизмов защиты в смешанных сетях реальная скорость передачи становится еще меньше.
Для повышения производительности сети необходимо назначить базовые скорости передачи данных (эти скорости должны в обязательном порядке поддерживаться всеми устройствами, пытающимися подключиться к Wi-Fi).
Чтобы исключить 802.11b клиентов из сети, необходимо выполнить следующую настройку интерфейса 2.4GHz:
Чтобы сделать сеть максимально доступной для любых типов клиентов необходимо указать:
Конфигурация интерфейса по-умолчанию:
--- ИСКЛЮЧЕНИЯ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ ВЫБОРЕ ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА ВЕЩАНИЯ ДЛЯ АНТЕНН 2.4GHz >>>
Возможна такая ситуация, что Вы всё настроили, а SSID не видится Wi-Fi-адаптером какого-либо устройства. При этом, даже создав вручную этот SSID (к примеру, на ноутбуке), Вы все равно не можете подключиться к сети. Скорее всего дело в 13-ом канале, который автоматически выбрался точкой доступа в качестве частоты, на которой вещает SSID. Дело в том, что не все девайсы, особенно американские, поддерживают данную частоту (для таких устройств характерны диапазоны Wi-Fi каналов: 1-12).
Соответственно, существует возможность исключить определенную частоту/канал Wi-Fi из списка авто-настройки частот на точке доступа:
, т.о. авто-выбор канала вещания Wi-Fi для точки доступа ограничивается лишь перечисленным диапазоном частот.
--- ПРАВИЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ BRIDGE-GROUP (BVI) В ТОЧКАХ ДОСТУПА >>>
Зачастую в сетях, использующих Bridging (BVI), возникают проблемы широковещательных штормов. Еще чаще наблюдаются подобные проблемы, если в одну bridge-group объединено много портов/SVI. Одна из причин - это несоответствие таймеров IP ARP таблицы с таймером Bridging-таблицы.
Симптомы этого можно выявить по загрузке CPU:
, здесь видно, что процесс HyBridge Input сильно нагружает процессор, что свидетельствует об указанных выше проблемах в сети.
Способы устранения проблемы:
1. Уравнивание таймеров ARP и Bridging.
По-умолчанию, таймаут IP ARP = 4 часа, а Bridging-таймаут = 10 мин. Если хост неактивен в течении 10 мин., его запись удаляется из Bridging-таблицы, но сохраняется в ARP. Когда точка доступа (или маршрутизатор/коммутатор) пытается отправить пакеты удаленному хосту, он проверят наличие ARP-записи для него, после чего не находит в Bridging-таблице запись с соответствующим MAC и начинает рассылать широковещательные пакеты во все порты bridge-group. Тем самым генерирует лишний широковещательный трафик. Нежелательный трафик можно сократить, если указать одинаковые таймеры (в примере - 10 мин.):
2. Разделение портов bridge-group в отдельные подсети.
Зачастую данный способ неэффективен, поскольку, говоря простыми словами, Bridging для этого и создан, чтоб объединить разные VLAN.
3. Применеие Subscriber-Policy.
Способ представляет собой наложение фильтра на порты bridge-group, выборочно блокируя различные типы пакетов: ARP, broadcasts, multicasts, spanning-tree BPDUs и др. После того как накладывается политика (subscriber-policy) глобально на всю bridge-group, необходимо указать какие порты являются uplink (в направление к маршрутизатору), а какие downlink (в направлении к хостам, subscribers). Данная политика применяется только для downlink-портов. По-умолчанию, предопределены 100 одинаковых политик с параметрами:
, где 'ud' - unknown destination traffic.
Применяем политики на bridge-group, предназначенные для Wi-Fi-хостов (bridge 101):
, где 'bridge-group 101 subscriber-trunk' указывает на то, что это uplink-порт (все остальные порты по-умолчанию считаются downklink-портами, если не указана данная команда). На uplink-порты фильтрации не будет действовать.
Подробнее об оптимизации и устранении аналогичных проблем см. здесь .
Полезные ссылки и литература:
1. Debug Authentications Wi-Fi clients [на англ.яз.]:
www.cisco.com/c/en/us/support/docs/wirel...43-debug-authen.html
2. Understanding 802.11 Antennas [на англ.яз.]:
www.connect802.com/antennas.htm
3. 802.11: Time to clear up some antenna misconceptions [на англ.яз.]:
www.techrepublic.com/blog/data-center/80...misconceptions/2882/
4. Channels and Antenna Settings [на англ.яз.]:
www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/a...i1232sc/s32chan.html
5. Cisco Wireless LAN Controller Configuration Guide, Release 7.4 - Overriding RRM [на англ.яз.]:
www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/c...apter_010000110.html
--- ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ В СРЕДЕ С РАДИОПОМЕХАМИ >>>
1. Если в логах точки доступа постоянно появляются записи типа:
DOT11-4-MAXRETRIES: Packet to client XXXX.XXXX.XXXX reached max retries, removing the client.
DOT11-4-MAXRETRIES: Packet to client XXXX.XXXX.XXXX reached max retries, removing the client.
DOT11-4-MAXRETRIES: Packet to client XXXX.XXXX.XXXX reached max retries, removing the client.
!
interface Dot11Radio0
packet retries 64 drop-packet
!
2. Настройка коэффициента усиления антенны (Antenna Gain).
Antenna Gain - что это такое?
ВНИМАНИЕ: Спойлер!
[ Нажмите, чтобы развернуть ]
[ Нажмите, чтобы скрыть ]
Коэффициент усиления антенны – это тот самый момент, который может поставить в тупик даже самых продвинутых инженеров, специалистов в области радиочастотных технологий. Даже в законодательстве указано, что «Эффективная излучаемая мощность не превышает…», что опирается на мощность, подводимую ко входу антенны, помноженную на коэффициент усиления антенны. Считается, что в момент проявления коэффициента усиления антенна сама внутри себя магическим образом создает некую энергию. К несчастью, это не так. Если вы посмотрите на антенну, то увидите, что основной материал, из которого она сделана это золото, серебро, медь – эти материалы подходят лучше всего, затем идет алюминий. Сами по себе эти материалы не могут создавать энергию внутри себя.
Прежде чем начать что-то объяснять, сначала необходимо дать определение некоторым терминам, для более доходчивого объяснения, что же такое коэффициент усиления антенны.
Децибел (дБ) - единица измерения затуханий, служит для выражения коэффициента усиления. Коэффициент усиления имеет положительное значение, затухание – отрицательное, вычисляется по формуле:
10* log ( P на выходе/ P на входе)
Коэффициент усиления антенны: относительное увеличение излучения в пиковый момент, величина которого, выраженная в дБ, выше эталонного, в этом случае штатная антенна, антенна диполь в половину длины волны (как в случае с двухполюсными антеннами), которой измеряются все прочие антенны. Используемое обозначение известно как 0дБд (0 децибел относительно диполя). Таким образом, антенна с эффективной излучаемой мощностью в два раза выше входной мощности будет иметь коэффициент усиления 10* log (2/1) = 3дБд
На что стоит обратить внимание: Есть второе обозначение, которое характеризует коэффициент усиления антенны, но используется для того, чтобы просто придать характеристикам антенны более высокие цифры, чем есть на самом деле. Это обозначение – дБи, оно характеризует коэффициент усиления антенны относительно воображаемого изотропного излучателя – антенны, которая равномерно излучает сферические волны, распространяемые по всем направлениям. Это увеличивает коэффициент усиления антенны на 2,14 дБ, что является коэффициентом усиления антенны диполь относительно изотропного излучателя. Но это еще не начало. Об этом более подробно рассказывается в разделе " Как обмануть коэффициент усиления антенны ".
Диаграмма направленности - графическое представление зависимости интенсивности излучения от угла направления антенны от перпендикуляра. Обычно график имеет круглый вид, интенсивность обозначена расстоянием от центра относительно соответствующего угла.
Все диаграммы направленности, которые показаны на этой странице, составлены для антенн с вертикально установленными элементами антенны, вид дан со стороны (т.е. под прямым углом к антенне), как показано на изображении рядом.
Угол излучения: Существует общепринятое мнение, что ширина диаграммы направленности антенны – это угол между двумя точками (в той же плоскости) между которыми излучение происходит в «половину мощности», т.е. на 3дБ меньше максимального излучения. Другие цифры, кроме 3дБ, не позволят улучшить репутацию антенны, поскольку в этом случае возникнет ощущение, что антенна имеет более широкую/узкую ширину диаграммы направленности антенны, а серьезный инженер не стал бы доверять такой конструкции.
Зона уверенного приема: Такая физико-геологическая зона, в которой принимается сигнал, обычно описывается как расстояние по радиусу от места, где расположена антенна.
Для начала давайте сначала возьмем в качестве эталона антенну диполь в половину длины волны и «поместим» ее свободно в пространстве (т.е. не будем учитывать все, что находится рядом, например крепление и т.п., которые могли бы влиять на антенну). Диаграмма направленности такой антенны обычно называется «пончик», она проиллюстрирована ниже на рисунке.
Поскольку материал не может создавать мощность, то единственной альтернативой является концентрация бесполезно израсходованной энергии, например той, которая идет в направление неба, и направление ее по нужному направлению в горизонтальной плоскости. Результат виден на соседнем рисунке. Форма излучения изменилась таким образом, что та энергия, которая расходилась в стороны, теперь сконцентрирована для усиления средней половины. В результате мощность излучаемой энергии удваивается в требуемом направлении, коэффициент усиления – 3дБ.
Такая концентрация энергии может быть усилена еще более, от 6дБ (в 4 раза) до 9 дБ (в 8 раз). Диаграммы видны на рисунках ниже.
Теперь ясно, для того чтобы у антенны появился коэффициент усиления, нужно всего лишь сконцентрировать ее излучение (т.е. изменить «пончик» на диаграмме до формы тонкой «лепешки»), сделав, таким образом, излучение более интенсивным вдоль горизонтальной плоскости. Антенны с излучением по всем направлениям и коэффициентом усиления выше 9дБ непрактичны в с илу того, что концентрация энергии напрямую связана с длиной (с длинах волны) антенны. Однако, есть еще один метод концентрации излучения, который позволяет направить излучение только в одном направлении.
Если рефлектор помещен рядом с антенной диполь, то вся энергия, которая бы направлялась в направлении рефлектора, теперь отражается назад в направлении антенны диполь. Таким образом, вся энергия теперь сконцентрирована только в одной полусфере, в результате излучаемая энергия удваивается в данном направлении, коэффициент усиления – 3дБ.
Дальнейшая концентрация энергии, может быть получена с помощью использования «директоров (направителей)» и, опять же, делая угол все меньше и меньше, фокусируя всю энергию в одном направлении. Таким образом достигается более высокий коэффициент усиления. Обычно достигается коэффициент усиления в 20 дБ. Эффективный угол такой антенны мал (обычно ± 10 градусов)
В случае с антеннами с направленным излучением, нужно знать еще одну величину.
Коэффициент обратного излучения антенны: Активный вибратор большинства антенн с направленным излучением – антенна диполь с диаграммой направленности в виде классического «пончика», который перпендикулярен ее оси. Задача, как было описано ранее, заключается в том, чтобы этот «пончик» преобразовать в узкий луч по направлению от антенны. Рефлектор чаще всего представляет собой обыкновенный один или несколько стержней. Даже в случае, если рефлектор - это пучок стрежней, то он не будет отражать всю энергию, т.к. она будет проходить через щели! Часть энергии будет направлена назад (или, в случае приема, будет обходить рефлектор и перехватываться антенной диполь). Запомните, в свободном пространстве антенна диполь чувствительна как по своему направлению, так и сзади, диаграмма ее направленности естественно стремиться по свое форме к «пончику».
Даже сплошной кусок металла в качестве рефлектора не сможет полностью изолировать от заднего излучения по причине дифракции. Досадно, но самые кончики металла станут причиной того, что сигнал будет поворачиваться на углах рефлектора в обратном направлении (или, в случае приема, от задней части по направлению к антенне диполь).
Коэффициент такого обратного излучения антенны определяется относительно переднего (требуемого) направления антенны и обычно выражается в дБ.
В заключение:
Антенны вовсе не производят сами собой неким магическим образом энергию, они всего лишь концентрируют излучаемую радиочастотную энергию в узком направлении таким образом, что возникает ощущение, будто из антенны в требуемое направление выходит больше мощности.
Насколько видно из вышеописанного, коэффициент усиления также является «потерей». Чем выше коэффициент усиления антенны, тем менее угол ее полезного использования. От внимания многих ускользает тот факт, что энергия была «украдена» у прочих направлений, а затем навязана излучению в требуемом направлении.
Источник: Добро пожаловать в TP-LINK (tp-link.com)
Точки доступа делятся на наружные (outdoor) и внутренние (indoor). У наружных точек обычно имеются мощные направленные внешние антенны, а у офисных - внутренние или внешние менее мощные omni-антенны (всенаправленные). За счет коэффициента усиления теоретически можно увеличить мощность и радиус действия внешней всенаправленной антенны точки доступа Cisco. Обычно такие точки доступа с антеннами с высоким коэффициентом усиления используются для создания Wi-Fi-мостов в Point-to-Point или Point-to-Multipoint схемах для связи с другими аналогичными точками доступа, т.к. для связи с пользовательскими Wi-Fi устройствами необходимы гораздо более мощные Wi-Fi-адаптеры на клиентских устройствах, иначе получится односторонняя связь: мощности передатчика точки доступа хватает чтобы сигнал дошел до клиента, а мощности Wi-Fi-адаптера клиента не хватает для посылки ответного сообщения точке доступа.
За коэффициент усиления в точках доступа Cisco отвечает параметр Antenna Gain, который может принимать значения от -128 до +128. Но этот параметр ни на что не влияет, если все антенны точки доступа - внутренние. Коэффициент усиления можно настроить только для внешних антенн причем есть важные замечания из документации Cisco ( www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/a.../cr12410b-chap2.html ):
"...Specifies the resultant gain of the antenna attached to the device. Enter a value from -128 to 128 dB. If necessary, you can use a decimal in the value, such as 1.5. Note: This setting does not affect the behavior of the wireless device; it only informs the WLSE on your network of the device's antenna gain."
Что каcается непосредственно настройки параметра Antenna Gain:
"In the Antenna Gain text box, enter a number to specify an external antenna’s ability to direct or focus radio energy over a region of space. High-gain antennas have a more focused radiation pattern in a specific direction. The antenna gain is measured in 0.5 dBi units, and the default value is 7 times 0.5 dBi, or 3.5 dBi. If you have a high-gain antenna, enter a value that is twice the actual dBi value (see Cisco Aironet Antenna Reference Guide for antenna dBi values). Otherwise, enter 0. For example, if your antenna has a 4.4-dBi gain, multiply the 4.4 dBi by 2 to get 8.8 and then round down to enter only the whole number ( 8 ). The Cisco WLC reduces the actual equivalent isotropic radiated power (EIRP) to make sure that the antenna does not violate your country’s regulations."
Смотрим по спецификации для точки Cisco AIR AP1142N-R параметры:
Integrated Antenna:
• 2.4 GHz, Gain 4.0 dBi, horizontal beamwidth 360°
• 5 GHz, Gain 3 dBi, horizontal beamwidth 360°
Согласно рекомендаций, описанных выше, параметр Antenna Gain должен быть таким: для 2.4GHz - (2 x 4.0) = 8, для 5GHz - (2 x 3.0) = 6:
!
interface Dot11Radio0
antenna gain 8
!
interface Dot11Radio1
antenna gain 6
!
Но как бы мы не пытались изменять параметр Antenna Gain, реально это ни на что не влияет (любые изменения носят только информативный характер для WLSE/WCS/NCS или Prime), т.к. это внутренняя антенна и она имеет предустановленные параметры коэффициента усиления, а конкретнее такие:
AP1#show controllers dot11Radio 0 | i Gain
Antenna: internal, Gain: Allowed 8, Reported 0, In Use 8
AP1#show controllers dot11Radio 1 | i Gain
Antenna: internal, Gain: Allowed 8, Reported 0, In Use 8
AP1#
P.S.: Помимо коэффициента усиления антенны (K), существует такое понятие как мощность передатчика (P) и коэффициент затухания (L). Исходя из этих параметров можно определить мощность, которую должна излучать ненаправленная антенна вместо направленной антенны, чтобы в направлении максимума излучения направленной антенны был такой же уровень сигнала при приёме - эффективную изотропно-излучаемую мощность ( EIRP ).
--- ВЫБОР БАЗОВОЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ WI-FI ТРАФИКА: 802.11a / b / g / n >>>
Предисловие:
ВНИМАНИЕ: Спойлер!
[ Нажмите, чтобы развернуть ]
[ Нажмите, чтобы скрыть ]
Существует несколько типов беспроводных стандартов: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n и 802.11ac. В соответствии с этими стандартами используются различные типы оборудования. Стандарты беспроводных сетей семейства 802.11 отличаются друг от друга и максимально возможной скоростью передачи, и радиусом действия беспроводной сети. Так, стандарт 802.11b подразумевает максимальную скорость передачи до 11 Мбит/с, а стандарты 802.11a и 802.11g – максимальную скорость передачи до 54 Мбит/с. Кроме того, в стандартах 802.11b и 802.11g предусмотрено использование одного и тот же частотного диапазона — от 2,4 до 2,4835 ГГц, а стандарт 802.11a подразумевает использование частотного диапазона от 5,15 до 5,35 ГГц. Соответственно, если точка доступа поддерживает одновременно стандарт 802.11a и 802.11g, то она является двухдиапазонной.
Оборудование стандарта 802.11a, в силу используемого им частотного диапазона, не сертифицировано в России. Это, конечно, не мешает использовать его в домашних условиях. Однако купить такое оборудование проблематично. Именно поэтому в дальнейшем мы сосредоточимся на рассмотрении стандартов 802.11b и 802.11g.
Следует учесть, что стандарт 802.11g полностью совместим со стандартом 802.11b, то есть стандарт 802.11b является подмножеством стандарта 802.11g, поэтому в беспроводных сетях, основанных на оборудовании стандарта 802.11g, могут также работать клиенты, оснащённые беспроводным адаптером стандарта 802.11b. Верно и обратное – в беспроводных сетях, основанных на оборудовании стандарта 802.11b, могут работать клиенты, оснащённые беспроводным адаптером стандарта 802.11g. Впрочем, в таких смешанных сетях заложен один подводный камень: если мы имеем дело со смешанной сетью, то есть с сетью, в которой имеются как клиенты с беспроводными адаптерами 802.11b, так и клиенты с беспроводными адаптерами 802.11g, то все клиенты сети будут работать по протоколу 802.11b. Более того, если все клиенты сети используют один и тот же протокол, например, 802.11b, то данная сеть является гомогенной, и скорость передачи данных в такой сети выше, чем в смешанной сети, где имеются как клиенты 802.11g, так и 802.11b. Дело в том, что клиенты 802.11b «не слышат» клиентов 802.11g. Поэтому для того, чтобы обеспечить совместный доступ к среде передачи данных клиентов, использующих различные протоколы, в подобных смешанных сетях точки доступа должны отрабатывать определенный механизм защиты. Не вдаваясь в подробности реализации данных механизмов, отметим лишь, что в результате использования механизмов защиты в смешанных сетях реальная скорость передачи становится ещё меньше.
Однако следует четко различать полную скорость передачи и полезную скорость передачи. Дело в том, что технология доступа к среде передачи данных, структура передаваемых кадров, заголовки, прибавляемые к передаваемым кадрам на различных уровнях модели OSI, — все это предполагает наличие достаточно большого объема служебной информации. Вспомним хотя бы наличие охранных интервалов при использовании OFDM-технологии. В результате полезная или реальная скорость передачи, то есть скорость передачи пользовательских данных, всегда оказывается ниже полной скорости передачи.
Кроме того, реальная скорость передачи данных зависит и от используемого протокола (TCP или UDP) и от размера длины пакета. Естественно, что протокол UDP предусматривает более высокие скорости передачи. Теоретические максимальные скорости передачи данных для различных типов сетей и протоколов представлены в таблице.
Тип сети | Модуляция | Максимальная скорость соединения, Мбит/с | Теоретическая максимальная скорость передачи по протоколу TCP, Мбит/с | Теоретическая максимальная скорость передачи по протоколу UDP, Мбит/с |
802.11b | CCK | 11 | 5,9 | 7,1 |
802.11g (совместно с 802.11b) | OFDM/CCK | 54 | 14,4 | 19,5 |
802.11g (только) | OFDM/CCK | 54 | 24,4 | 30,5 |
Реальная скорость передачи зависит и от структуры беспроводной сети. Так, если все клиенты сети используют один и тот же протокол, например 802.11g, то сеть является гомогенной и скорость передачи данных в такой сети выше, чем в смешанной сети, где имеются клиенты как 802.11g, так и 802.11b. Дело в том, что клиенты 802.11b «не слышат» клиентов 802.11g, которые используют OFDM-кодирование. Поэтому с целью обеспечения совместного доступа к среде передачи данных клиентов, использующих различные типы модуляции, в подобных смешанных сетях точки доступа должны отрабатывать определенный механизм защиты. В результате использования механизмов защиты в смешанных сетях реальная скорость передачи становится еще меньше.
Для повышения производительности сети необходимо назначить базовые скорости передачи данных (эти скорости должны в обязательном порядке поддерживаться всеми устройствами, пытающимися подключиться к Wi-Fi).
Чтобы исключить 802.11b клиентов из сети, необходимо выполнить следующую настройку интерфейса 2.4GHz:
!
interface Dot11Radio0
speed basic-1.0 basic-2.0 basic-5.5 basic-11.0 basic-6.0 basic-9.0 basic-12.0 basic-18.0 basic-24.0 basic-36.0 basic-48.0 basic-54.0
!
!
interface Dot11Radio0
speed basic-1.0
!
!
interface Dot11Radio0
speed basic-1.0 basic-2.0 basic-5.5 basic-11.0
!
--- ИСКЛЮЧЕНИЯ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ ВЫБОРЕ ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА ВЕЩАНИЯ ДЛЯ АНТЕНН 2.4GHz >>>
Возможна такая ситуация, что Вы всё настроили, а SSID не видится Wi-Fi-адаптером какого-либо устройства. При этом, даже создав вручную этот SSID (к примеру, на ноутбуке), Вы все равно не можете подключиться к сети. Скорее всего дело в 13-ом канале, который автоматически выбрался точкой доступа в качестве частоты, на которой вещает SSID. Дело в том, что не все девайсы, особенно американские, поддерживают данную частоту (для таких устройств характерны диапазоны Wi-Fi каналов: 1-12).
Соответственно, существует возможность исключить определенную частоту/канал Wi-Fi из списка авто-настройки частот на точке доступа:
!
interface Dot11Radio0
channel least-congested 2412 2417 2422 2427 2432 2437 2442 2447 2452 2457 2462 2467
!
--- ПРАВИЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ BRIDGE-GROUP (BVI) В ТОЧКАХ ДОСТУПА >>>
Зачастую в сетях, использующих Bridging (BVI), возникают проблемы широковещательных штормов. Еще чаще наблюдаются подобные проблемы, если в одну bridge-group объединено много портов/SVI. Одна из причин - это несоответствие таймеров IP ARP таблицы с таймером Bridging-таблицы.
Симптомы этого можно выявить по загрузке CPU:
AP1#show process cpu
CPU utilization for five seconds: 100%/26%; one minute: 94%; five minutes: 56%
PID Runtime(ms) Invoked uSecs 5Sec 1Min 5Min TTY Process
1 44 38169 1 0.00% 0.00% 0.00% 0 Load Meter
2 288 733 392 0.00% 0.00% 0.00% 0 PPP auth
3 44948 19510 2303 0.00% 0.05% 0.03% 0 Check heaps
4 4 1 4000 0.00% 0.00% 0.00% 0 Chunk Manager
5 2500 6229 401 0.00% 0.00% 0.00% 0 Pool Manager
...
86 4 1 4000 0.00% 0.00% 0.00% 0 CCSWVOFR
87 3390588 1347552 2516 72.72% 69.79% 41.31% 0 HyBridge Input
88 172 210559 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 Tbridge Monitor
89 1139592 189881 6001 0.39% 0.42% 0.43% 0 SpanningTree
Способы устранения проблемы:
1. Уравнивание таймеров ARP и Bridging.
По-умолчанию, таймаут IP ARP = 4 часа, а Bridging-таймаут = 10 мин. Если хост неактивен в течении 10 мин., его запись удаляется из Bridging-таблицы, но сохраняется в ARP. Когда точка доступа (или маршрутизатор/коммутатор) пытается отправить пакеты удаленному хосту, он проверят наличие ARP-записи для него, после чего не находит в Bridging-таблице запись с соответствующим MAC и начинает рассылать широковещательные пакеты во все порты bridge-group. Тем самым генерирует лишний широковещательный трафик. Нежелательный трафик можно сократить, если указать одинаковые таймеры (в примере - 10 мин.):
!
interface BVI1
arp timeout 600
!
bridge 1 aging-time 600
!
Зачастую данный способ неэффективен, поскольку, говоря простыми словами, Bridging для этого и создан, чтоб объединить разные VLAN.
3. Применеие Subscriber-Policy.
Способ представляет собой наложение фильтра на порты bridge-group, выборочно блокируя различные типы пакетов: ARP, broadcasts, multicasts, spanning-tree BPDUs и др. После того как накладывается политика (subscriber-policy) глобально на всю bridge-group, необходимо указать какие порты являются uplink (в направление к маршрутизатору), а какие downlink (в направлении к хостам, subscribers). Данная политика применяется только для downlink-портов. По-умолчанию, предопределены 100 одинаковых политик с параметрами:
AP1#show subscriber-policy
Subscriber Policy 1
arp bcast mcast ud cdp stp
====== ====== ====== ====== ====== ======
permit deny permit deny deny deny
...
Subscriber Policy 100
arp bcast mcast ud cdp stp
====== ====== ====== ====== ====== ======
permit deny permit deny deny deny
Применяем политики на bridge-group, предназначенные для Wi-Fi-хостов (bridge 101):
!
bridge 101 subscriber-policy 1
!
interface GigabitEthernet0.1101
bridge-group 101 subscriber-trunk
!
Подробнее об оптимизации и устранении аналогичных проблем см. здесь .
Полезные ссылки и литература:
1. Debug Authentications Wi-Fi clients [на англ.яз.]:
Это вложение скрыто для гостей.
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите, чтобы увидеть его.
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите, чтобы увидеть его.
www.cisco.com/c/en/us/support/docs/wirel...43-debug-authen.html
2. Understanding 802.11 Antennas [на англ.яз.]:
www.connect802.com/antennas.htm
3. 802.11: Time to clear up some antenna misconceptions [на англ.яз.]:
www.techrepublic.com/blog/data-center/80...misconceptions/2882/
4. Channels and Antenna Settings [на англ.яз.]:
Это вложение скрыто для гостей.
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите, чтобы увидеть его.
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите, чтобы увидеть его.
www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/a...i1232sc/s32chan.html
5. Cisco Wireless LAN Controller Configuration Guide, Release 7.4 - Overriding RRM [на англ.яз.]:
Это вложение скрыто для гостей.
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите, чтобы увидеть его.
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите, чтобы увидеть его.
www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/c...apter_010000110.html
IT и Телеком: IP-телефония, интернет-технологии, программирование, web-сервисы.
Последнее редактирование: 4 года 2 мес. назад от TOLLIFi.
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
- Вы здесь:
-
Главная
-
Форум
-
IT и телекоммуникации
-
Конфигурация сетевого оборудования
- Оптимизация производительности Wi-Fi Cisco: Antenna Gain, Basic Rates, Bridge-Group, Packet Retries