Архитектура и технологии

Контроллер беспроводной сети позволяет организовать централизованное управление точками доступа, в том числе, установленных в филиалах. Это позволяет:

1. Упростить эксплуатацию беспроводной сети: очень просто добавлять новые точки доступа, вносить изменения, мониторить, выявлять неисправности. Все происходит из единой консоли. Не надо по десть раз настраивать одну и ту же функцию на всех точках доступа.
2. Получить бесшовный роуминг — при переходе беспроводного абонента с одной точки доступа на другу связь не рвется.
3. Отказоустойчивость за счет перераспределения мощности сигнала на точках доступа (механизм автоматического управления радио средой).
4. Предотвращение влияния точек доступа друг на друга (механизм автоматического управления радио средой).
5. Поиск нелегальных точек доступа в сети.
6. Возможность на базе такого решения внедрения расширенных сервисов, например, определения местоположения беспроводного абонента.
7. Гостевые сервисы.

Контроллер беспроводной сети Cisco Catalyst 9800-L

Контроллер беспроводной сети может быть выполнен в виде:

• отдельного устройства (например, 9800-L, 9800-40 пр.);
• виртуальной машины (9800-CL) у заказчика или в облаке;
• встроенного функционала в коммутатор Catalyst 9300-9500;
• на точке доступа 9100 (EWC).

Wi-Fi 6 – это программа сертификации устройств на соответствие новому стандарту беспроводной связи 802.11ax. То есть надпись на коробке «Wi-Fi 6 Certified» говорит о том, что устройство протестировано и поддерживает ключевые функции стандарта 802.11ax (те, что прописаны в сертификации). Новое цифровое обозначение более удобно для отображения «поколений» устройств. Для обозначения соответствия другим (предыдущим) стандартам-поколениям придумана аналогичная нумерация: 802.11n – Wi-Fi 4, 802.11ac – Wi-Fi 5. Например, по значку в интерфейсе можно сразу определить какое поколение Wi-Fi используется на устройстве.

Далее мы используем обозначения сертификации (например, Wi-Fi 6) и стандарта (например,802.11ax) как синонимы, хотя это не совсем верно (устройства Wi-Fi 6 могут не поддерживать какие-то функции стандарта 802.11ax).

Стандарт 802.11ax похож на 802.11ac, но поддерживает несколько технологий и улучшений, в основном направленных на улучшение качества работы сети, её эффективность за счет одновременной работы с несколькими абонентами, более эффективного использования эфира.

Поддержка OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением). Позволяет использовать полосу пропускания для передачи нескольким пользователям (разделив её на поднесущие для разных пользователей). Ранее канал передачи использовался только одним пользователем (OFDM). Режим MU-MIMO обеспечивал передачу нескольких потоков разным пользователям одновременно, то есть тоже решал задачу одновременной передачи информации, но другим способом. В Wi-Fi 6 обе технологии будут работать совместно.

Модуляция 1024-QAM. Позволяет передать больше информации в единицу времени (то есть увеличивает пропускную способность сети).

BSS Coloring. Позволяет более эффективно использовать среду передачи (передавать трафик одновременно с другими «соседними» точками доступа на канале).

TWT (target wakeup time). Экономия энергии для устройств IoT за счёт нового механизма «пробуждения» устройств. 

2.4 ГГц. В отличие от 802.11ac (Wi-Fi 5), который работает только в диапазоне 5ГГц, 802.11ax (Wi-Fi 6) поддерживает диапазон 2.4 ГГц. Стандарт полностью совместим с предыдущими стандартами – 802.11a/g/n/ac.

Вкратце, отличия  Wi-Fi 4, 5, 6 друг от друга по ключевым параметрам представлены в таблице.

Wi-Fi 6E это расширение стандарта Wi-Fi 6 в диапазоне 6 ГГц. То есть это не новый стандарт, все его улучшения\технологии аналогичны Wi-Fi 6, но работают в диапазоне 6 ГГц.

Ранее диапазон 6 ГГц не использовался для Wi-Fi, поэтому в нем могут работать только устройства 6Е, совместимости с устройствами предыдущих стандартов нет. Однако, это является плюсом, так как устройствам разных стандартов не нужно "договариваться" о передаче данных в общей среде, в сети работают устройства только одного (самого современного) стандарта.

По сравнению с другими диапазонами, в 6 ГГц выделена широкая полоса, что позволяет использовать больше каналов ( в т.ч. «широких» - 80 и 160 МГц).

При планировании сети Wi-Fi 6E следует учитывать, что радиус действия в диапазоне 6 ГГц меньше, чем в диапазонах 2.4 и 5 ГГц. В России разрешено использование устройств Wi-Fi в диапазоне 6 ГГц внутри помещений.

Технология Cisco CleanAir является программно-аппаратной реализацией. Ключевая особенность этой технологии состоит в способности обнаруживать и локализовать источники помех, способные повлиять на работоспособность беспроводной сети. В отличие от других систем обнаружения помех, технология CleanAir позволяет обнаруживать именно помехи, влияющие на работу WiFi, отделяя их от других сетевых помех. Таким образом точки доступа с поддержкой технологии CleanAir обеспечивают более надежную беспроводную связь, и могут быть использованы в условиях с более высокой вероятностью радиочастотной интерференции, то есть в условиях, где радиоканалы сильно загружены и имеется много источников помех (Bluetooth-устройства, микроволновые печи и т.д.).

При обнаружении помехи на определенной частоте, система автоматически переключает каналы. Технология Cisco CleanAir использует сбор и анализ данных для точного обнаружения и распознавания более 20 типов помех, меняя каналы только в тех случаях, когда она определяет, что помехи достаточно сильны, чтобы повлиять на работу сети. При смене каналов CleanAir сначала анализирует всю структуру сетевых каналов и только потом выбирает предпочтительный вариант смены каналов. Кроме того, технология увеличивает уровень безопасности беспроводной сети. Могут быть локализованы радиоустройства злоумышленников, работающих на нестандартных частотах, также, могут быть отслежены угрозы типа «отказ в обслуживании».

Технология Cisco ClientLink (текущая версия 4.0) позволяет повысить производительность всех мобильных устройств стандарта 802.11a/g/n/ac, работающих в одном, двух или трех пространственных потоках (от старших моделей ноутбуков, смартфонов и планшетных компьютеров до специфических отраслевых устройств и устаревшего беспроводного оборудования). Технология оптимизирует сигнал, транслируемый от точки к клиенту за счет проведения дополнительных вычислений и мониторинга сигнала для каждого клиента на приеме. В частности, точка доступа запоминает с какими характеристика пришёл сигнал на каждую из антенн от клиента (фаза и амплитуда) и далее использует полученные данные для формирования сигнала в обратную сторону, т.е. к клиенту (происходит формирование диаграммы направленности). В результате увеличивается площадь покрытия сети и решается проблема надежного подключения относительно "медленных" устройств, таких как планшетные компьютеры, в среде со слабым уровнем беспроводных сигналов. Также одним из ключевых плюсов использования технологии и её распространения является отсутствие каких-либо требований или дополнительных настроек на клиенте. То есть она работает для всех.

Указанный ниже функционал действует для диапазонов 2.4 и 5 ГГц, однако приведены примеры для 2.4 ГГц, как наиболее используемого и загруженного(в т.ч. не WiFi устройствами) диапазона. На качество работы беспроводной сети могут влиять различные устройства: другие точки доступа, устройства Bluetooth, микроволновые печи и пр.

Как известно, для диапазона 2,4 ГГц существует всего три непересекающихся канала. Таким образом, при большой плотности установки точек доступа велика вероятность взаимного влияния друг на друга. Также, диапазон 2.4 ГГц часто «загружен» другими точками доступа.

Оптимизировать работу сети позволяют встроенные средства мониторинга и управления радиоресурсами (RRM, Radio Resource Management) на контроллере. Механизм позволяет осуществлять управление мощностью точек доступа, распределение каналов, мониторинг загрузки каналов, и др, и автоматически регулировать параметры радио на точках доступа, в зависимости от изменений среды.

Мониторинг работы соседних сетей осуществляется с помощью технологии обнаружения «вражеских» точек доступа (Rogue Detection). В зависимости от степени «легитимности» устройства, его можно оставить или попробовать изолировать.

Интерференция.

Устройства Bluetooth работают на тех же частотах, что и беспроводные сети. На рисунке представлена спектрограмма для диапазона 2.4 ГГц реально действующей сети, на которой видно мозаичное заполнение всех каналов помехами от устройств Bluetooth. Таким помехи приводят к существенному падению скорости передачи трафика при небольшом удалении от точки доступа.

Спектрограмма для диапазона 2,4 ГГц.

Технология CleanAir позволяет обнаружить соседние источники интерференции, определить их тип и минимизировать их влияние на беспроводную сеть.

Также, любая точка с поддержкой CleanAir может выступать в качестве анализатора спектра, при использовании ПО Cisco Spectrum Expert.