Je libo spektrální analýzu nebo IGMP snooping na WiFi?

4IPnet, jako výrobce profesionálních WiFi řešení tvořených různými přístupovými body, přes centrální kontroléry až po specializované HotSpot brány, nedávno uvolnil několik nových přístupových bodů, které jsou postaveny na nejvýkonnější HW platformě. Díky vysokému výkonu bylo možné do těchto nových AP implementovat nejmodernější nástavbové funkce, které z "jednoduchých" přístupových bodů dělají velmi výkonné bezdrátové prvky určené do nejnáročnějších sítí. Detailní informace o nových produktech jsou popsány v předcházejícím článku zde.

V tomto článku se zaměřujeme na popis nově implementovaných funkcí, jejich použití a praktickému přínosu v každé WiFi síti, která je postavena na produktech od společnosti 4IPnet. Všechny níže popisované funkce jsou dostupné na všech modelech s nejnovější HW platformou. Jde o modely EAP260, EAP320, EAP747, EAP750 a EAP757.

První nově dostupná funkce je tzv. Channel analysis. Jak již název napovídá, tak se jedná o integrovaný spektrální analyzátor, který umožňuje okamžitý přehled o skutečném stavu frekvenčního spektra. Funkce je přímo integrovaná v AP a není nutný žádný kontrolér nebo licence pro její využití. Přístupové body mají tuto funkci dostupnou přímo ve webovém managementu a slouží primárně při úvodní konfiguraci sítě a výběru vhodných kanálů pro jednotlivá AP. Jelikož se v praxi RF spektrum neustále mění, tak je vhodné tuto funkci občas využít i v "živé" síti pro ověření aktuálního stavu rádiového spektra ve vaší WiFi síti. A samozřejmě je to neocenitelný pomocník v případě, když se objeví v síti nějaké dříve nepozorované problémy. Tímto nástrojem ihned odhalíte případné zdroje rušení a můžete adekvátně reagovat. Channel analysis je profesionální nástroj pro skenování rádiového prostředí a poskytuje mnohem relevantnější údaje něž nějaké volně stažitelné aplikace, které pouze detekují WiFi signál a nejsou schopny zachytit jiné zdroje rušení v pásmu 2,4GHz (mikrovlnné trouby, bluetooth zařízení, DECT telefony a další non-WiFi zdroje). Channel analysis je zcela srovnatelný nástroj jako jiné dostupné specializované analyzátory spektra - většinou jde o placené jednoúčelové zařízení. 4IPnet přístupové body mají takový spektrální analyzátor přímo integrován v sobě. Vlastní analýza je schopná poskytovat různé druhy měření, které pomáhají lépe pochopit, co se v daném rádiovém spektru reálně děje. Základní nástroj je Spectrogram, který slouží jako klasický analyzátor spektra. Typická ukázka Spectrogramu je na obrázku č.1, kde lze vidět celé skenované spektrum 2,4GHz a barevně zobrazené úrovně RF signálů v tzv. časových vzorcích.


Tento graf tedy neustále vykresluje úrovně signálu přes celé spektrum a současně vidíte i historii. Tóny studených barev (modrá až zelená) značí nízké úrovně signálu a naopak tóny teplých barev (žlutá až červená) značí vyšší úrovně rádiového signálu. Díky časové historii je možné okamžitě vidět i dění v delším časovém úseku a tedy ihned rozpoznat, zda jde o ojedinělé rušení nebo o trvalý zdroj rušení. Podobný nástroj je tzv. Density graf, který zobrazuje dění v rádiovém prostředí, tak je obvyklé u klasických spektrálních analyzátorů - tedy vždy aktuální stav v čase snímkování. Jinak řečeno, tento graf vykresluje pouze aktuální stav bezdrátového prostředí bez dlouhodobé časové historie. Pro snadnější čtení z grafu je zobrazena i bílá linka, která zobrazuje střední hodnotu všech signálů zachycených v daný časový okamžik a daném kmitočtu. Pro případného správce WiFi sítě je to lépe čitelný údaj, který ukazuje průměrné hodnoty všech signálů v daném kanálu. Density graf korespondující s výše zobrazeným Spectrogramem je na obrázku č. 2.


Tenká bílá linka zobrazuje průměrné hodnoty a zjednodušuje orientaci v naměřených hodnotách signálu. Vzorový obrázek ukazuje reálné vytížení spektra, kde lze snadno vidět nějaké zařízení na 11 kanále a dále i signály od zařízení v celé spodní části spektra. Pravděpodobně na kanálech 1 a 6, které jsou používány WiFi přístupovými body nejčastěji. Průměrná hodnota signálu (bílá linka) velmi zjednodušuje odečet průměrné hodnoty úrovně signálu, kde například na 11 kanále dosahuje naměřený signál téměř -40dBm. To odpovídá přístupovému bodu ve vzdálenosti několika málo metrů od našeho AP (to které provádí spektrální analýzu). Po proměření skutečných úrovní signálů v pásmu 2,4GHz je vhodné použít další užitečný nástroj, zvaný Utilization, který měří nejen intenzitu signálů, ale především jejich dobu trvání v čase. Naměřená hodnota se měří v procentech a udává jakou poměrnou část času je tento signál vysílán. Pokud je nějaký zdroj signálu velmi silný, ale vysílá pouze po velmi krátkou dobu času (Utilization v hodnotách jednotek procent), pak takový zdroj rušení není nijak zvlášť škodlivý a většinou nepřináší významné ovlivnění WiFi sítě. Naopak signál se střední hodnotou úrovně signálu, ale s vysokou hodnotou Utilization faktoru (více jak 50%), spektrum výrazně zahlcuje a v praxi se to zcela jistě projeví sníženými přenosovými parametry WiFi sítě. Na obrázku č. 3 je ukázkový graf z měření Utilization faktoru, který velmi rychle napoví, jaké kanály jsou nejvíce využívány a kde se vyhnout provozování vlastních WiFi AP - jelikož velkou část času bude společné spektrum zarušeno okolními zdroji signálu.


Balíček měření spadající pod funkci Channel analysis obsahuje i další přínosná měření, která jako celek pomohou provozovat WiFi síť na velmi vysoké profesionální úrovni a hlavně kdykoliv je potřeba, tak máte okamžitý přehled o dění na sdíleném přenosovém médiu. Díky tomu můžete udělat vhodné nastavení sítě pro maximální stabilitu a maximální přenosové parametry. Jako perličku u Channel analysis funkce bych zmínil ještě měření zvané Interference, které podle specifického průběhu měřených signálů rozpozná i typ zařízení, které dané rušení způsobuje, což pak může usnadnit takový zdroj reálně vypátrat. Mezi zařízeními je schopný detekovat BT zařízení, mikrovlnnou troubu nebo například bezdrátový telefon - DECT.

První funkce popisovaná v tomto článku slouží primárně pro analýzu bezdrátového spektra. Druhá zajímavá funkce dostupná v nových 4IPnet přístupových bodech je IGMP snooping. Funkce známá všem provozovatelům IPTV služeb po "drátových" sítích - nejčasteji FTTx. Naopak u WiFi sítí to je spíše ojedinělé, pokud výrobce tuto funkci do svých AP integruje. S rostoucí potřebou po přenosu multicastových datových toků v sítích je tento trend postupně požadován i u bezdrátových sítí, kde stále je s obsluhou multicastového provozu hodně často problém. Právě proto 4IPnet do svých AP dodal podporu IGMP snoopingu, díky které je takové AP schopno pracovat s multicastovým provozem (nejčastěji Video/TV přenosy). Toto jsou schopna integrovat jen nejvýkonnější AP díky vyšší náročnosti na jejich výpočetní výkon. Zapnutí funkce IGMP snoopingu zajistí hospodárné využití přenosové kapacity v případě multicastových přenosů. Bez IGMP snoopingu se multicastový provoz v síti šíří ke všem WiFi klientům, bez ohledu zda je jim tento přenos určen nebo ne. Tedy pak dochází k velmi rychlému zahlcení přenosové kapacity a tedy k následným výpadkům služeb. Tyto problémy jsou výraznější u sítí s velkým počtem uživatelů jako jsou kongresová centra, školské kampusy a jiné veřejné prostory s velkým počtem současných uživatelů. Naopak pokud využijete WiFi AP od 4IPnetu s funkcí IGMP snooping, pak AP poslouchá, který klient si vyžádal multicastový provoz (například zapnul sledování televize) a takový multicastový datový tok posílá pouze tomuto klientovi bez zatěžování těch ostatních, kterým vlastně není tento provoz určen. Tím dochází k výrazné úspoře přenosového pásma a následně i lépe poskytovaným službám. Ukázka rozdílu šíření takového multicastového provozu je na obrázku č. 4 níže.

Jako poslední představovaná nová funkce u 4IPnet přístupových bodů je tzv. ARP Proxy, která je opět známá spíše z "kabelových" sítí, kde na ARP dotazy a následnou další komunikaci z páteřní sítě odpovídá například přístupový switch. Tedy ARP dotazy nejsou rozesílány na všechny koncové klienty připojené k přepínači, ale ten si cílového klienta dohledá ve své interní tabulce (kde má všechny své klienty včetně MAC adres) a odpoví na ARP dotaz pod svojí MAC adresou. Tím je umožněno propojit komunikaci z rozdílných podsítí neboli subnets. Koncoví klienti jsou ze síťového pohledu ušetřeni častým dotazům z páteřní sítě a také jsou odděleny od přímé komunikace s páteřní sítí, která se nachází v jiné podsíti. V takovém případě reálně komunikují přes "prostředníka" (v našem případe AP), které jejich komunikaci překládá mezi drátovou sítí a WiFi sítí. Hlavním přínosem je možnost propojení dvou jinak oddělených segmentů v síti a u WiFi sítí navíc dochází i k úspoře komunikace přes bezdrát, která je vždy vítána. Názorná ukázka rozdílné komunikace s nebo bez ARP proxy funkce je na obrázku č. 5.


Všechny popisované funkce jsou dostupné ve všech nejnovějších modelech přístupových bodů od 4IPnetu a řadí toto řešení mezi špičku na trhu podnikových WiFi řešení. Tyto nástroje jsou užitečné, jak z pohledu návrhu sítě, tak i z pohledu dosahování maximálních provozních parametrů i při náročných datových provozech a poskytovaných službách. Na trhu WiFi produktů je celá řada výrobců a až v praxi se ukáží reálné rozdíly mezi jednotlivými výrobci. Ale již z přehledu podporovaných služeb je zřejmé, jak kvalitní vlastní řešení je a jak kvalitní služby vám bude reálně toto řešení nabízet. Každý, kdo někdy navrhoval nebo provozoval podnikové WiFi řešení určitě ví, že není přístupový bod jako přístupový bod a to i když se na první pohled zdají stejné. Jen kvalitní HW může nabídnout dostatečný výkon pro provoz v podnikovém prostředí a každá nástavbová funkce je velmi vítána. 4IPnet se snaží o neustálý rozvoj svých produktů a nabízí WiFi produkty nejvyšší kvality s celou škálou funkcí, které vám pomohou provozovat WiFi síť bezpečně a hlavně stabilně.

INTELEK spol. s r.o. jako výhradní distributor pro produkty 4IPnet v ČR nabízí nejen dodávku vlastní technologie, ale i kompletní podporu k těmto produktům a to od předprodejní až po poprodejní. V případě dalších dotazů kontaktujte prosím naše obchodní nebo servisní oddělení.