На Хабре часто пишут статьи «для самых маленьких». Мы, для разнообразия, решили написать статью «для самых смелых». Для тех стойких духом, бесстрашных, матерых волков-айтишников, которые готовы рискнуть бюджетом и репутацией и развернуть корпоративную 802.11ac сеть уже сейчас, пока стандарт еще даже не ратифицирован, а выбор оборудования не слишком широк.
А зачем?
Действительно, зачем нам эти приключения, когда есть 802.11n? Во-первых, возможно, объект вообще пока не имеет Wi-Fi сети и велик соблазн сделать ее сразу на самом новом оборудовании. Во-вторых, сеть может быть, но старая, на 802.11 a/b/g. В-третьих, она может быть и 802.11n, но однодиапазонная, только на 2,4 ГГц, а эта часть спектра крайне перегружена, особенно если ваш офис – не одинокая избушка в дремучем лесу (да и то, если вокруг избушки стоит внешнее видеонаблюдение на беспроводных камерах, то спектр может быть прилично замусорен). В-четвертых, у стандарта 802.11ac есть вкусные «плюшки» в сравнении с 5-гигагерцовыми сетями 802.11n. О плюшках на Хабре уже подробно и грамотно писали, так что не будем повторяться, а поговорим о практике: из чего выбирать и как строить.
Точки доступа
Все вендоры беспроводного оборудования enterprise-класса (домашние решения мы не будем обсуждать, это совсем другая ниша) торопятся выпустить на рынок продукты стандарта 802.11ас. Лидер рынка Cisco так торопилась застолбить место, что выпустила Cisco Aironet 3600 Series еще год назад, объявив о поддержке 802.11ac в этих точках доступа, но при этом не включив в них соответствующий радиомодуль. Модуль пообещали предоставить «потом» (да, такой вот интересный маркетинговый ход: купите автомат сегодня, а подствольный гранатомет к нему мы поставим позже). Надо сказать, что не обманули, в апреле 2013 Cisco начала отгрузки модуля, который довольно легко вставляется в точку доступа.
При этом останавливаться не собираются: через полтора года обещан модуль второй волны (Wave 2), с поддержкой MU-MIMO и рейтами до 6,9 Gbps, что означает ширину канала 160 МГц и 8 пространственных потоков. Опять же, если говорить о реальных рейтах между отдельно взятым клиентом и точкой доступа, то бутылочным горлышком будут клиенты. 8 пространственных потоков у одного клиента – это из области фантастики, но 802.11ac как раз и хорош тем, что избыточные пространственные потоки не «пропадают», а используется в MU-MIMO для обслуживания других клиентов:
На пятки Cisco наступает Aruba со своей 220-ой серией, с плохо скрываемым удовольствием рассказывая о том, как их точки доступа рвут точки доступа Cisco на мелкие кусочки в реальных тестах производительности, да и по цене тоже. Motorola выпустила AP 8232, довольно интересную точку доступа модульной архитектуры (например, можно вставить модуль WIPS). Горячо любимый за пределами США Ubiquiti начал поставки UniFi AP AC. Немного запаздывают в гонке Ruckus Wireless и Aerohive, которые еще не успели начать продажи 802.11ас-оборудования.
Общий тренд – первая волна (3x3 MIMO, каналы 80 МГц) уже сегодня или, в крайнем случае, завтра, вторая волна – в следующем году. Кстати, другой заметный тренд – отказ от контроллеров в пользу облака. Первопроходцами тут были Aerohive и Meraki (последний куплен Cisco), за ними постепенно подтягиваются все остальные. «Облачный» тренд не связан напрямую с 802.11ac. Скорее, к облаку подталкивают возросшие скорости передачи данных, объемы трафика и очень быстрый рост Wi-Fi инфраструктуры.
Клиент пока не всегда прав
Что мы имеем на сегодня в области клиентских устройств? Пока не слишком много. Первая волна – это адаптеры с шириной канала 80 МГц, в основном с поддержкой двух пространственных потоков, например Netgear A6200 и D-Link DWA-182 (оба на чипсете Broadcom). Для таких адаптеров теоретический предел PHY-рейта – 866,7 Mbps, и об этом обязательно будет крупно написано на коробке, но скромно умалчиваемый факт, который портит всю картину – это шина USB 2.0 с максимальной теоретической скоростью обмена данными 480 Mbps. На практике, в идеальных условиях, адаптеры на USB 2.0 не дают реальную скорость передачи данных (т.е. throughput) выше 230 Mbps. На следующей ступени эволюционной лестницы появляются модели на USB 3.0, пока с той же шириной канала 80 МГц и двумя потоками, например ZyXEL NWD6605, Edimax EW-7822UAC и Linksys WUSB6300 (все три на чипсете Realtek). За счет адекватной скорости шины можно ожидать throughput на уровне 380-500 Mbps. Ну и на верхней ступени расположились интегрированные в ноутбуки mPCIe-адаптеры, некоторые уже даже с тремя потоками, которые позволяют достичь реальной скорости 550-750 Mbps. Правда, заметим, что ноутбуков с 802.11ac пока что очень мало.
Что можно ждать от клиентов в будущем? По-видимому, low-end клиенты будут однопоточными, high-end останутся трехпоточными. Ширина канала, скорее всего, достигнет 160 МГц. Почему будет так мало пространственных потоков, почему не 4 или 8? Ответ лежит большей частью в области энергопотребления. Каждый дополнительный поток – это дополнительный радио-тракт, который увеличивает потребление энергии (в отличие, кстати, от ширины канала, которая почти не влияет на энергопотребление). Смартфон с тремя потоками очень быстро высосет заряд батареи. Тех, кому интересны подробности энергопотребления MIMO-устройств, отсылаю к интересному исследованию.
Планируем
На сегодня наиболее распространены два способа планирования Wi-Fi сетей: «точка доступа на палке» (AP-on-a-stick) и создание виртуальной модели. Первый способ подразумевает размещение одиночной тестовой точки доступа (как правило на шесте, чтобы высота соответствовала высоте будущей постоянной точки доступа), замер сигнала, перемещение в новую позицию, снова замер, и так далее, пока не наступит полное удовлетворение от уровня сигнала по всей площади и от соответствия плана требованиям по емкости, избыточности и т.д. Замеряют и отмечают на плане сигнал обычно с помощью программ для инспектирования сетей (site survey), хотя до сих пор есть любители рисовать цифры в блокноте.
Второй способ гораздо прогрессивнее – в программе создается виртуальная модель помещения, с виртуальными стенами и другими препятствиями:
На плане размещаются и конфигурируются виртуальные точки доступа. Можно настроить стандарт 802.11, канал, ширину канала, тип антенны, и т.д. Процесс интерактивен: неудачное размещение можно легко скорректировать. Чем отличается планирование 802.11ас от сетей предыдущего поколения? Поговорим об этом.
Покрытие
У 802.11ac зона покрытия меньше, чем у сетей на 2,4 ГГц по двум причинам: (а) чем больше частота, тем выше free space loss, (b) падение мощности сигнала для многих материалов зависит от частоты и зависит оно… не в пользу высоких частот, увы:-) Например, дверь из цельной древесины снижает уровень сигнала примерно на 6 dB для 2,4 ГГц и на 10 dB для 5 ГГц. Да что там дверь, упитанный сотрудник и тот может снизить сигнал на несколько dB. Является ли меньшая зона покрытия проблемой? Мы так не думаем. Сейчас почти не строят сети, имея главной целью покрытие (coverage); всех заботит емкость (capacity). BYOD шагает по планете, в офисах огромное количество клиентских устройств, и тот факт, что единственная точка доступа в офисе может «добить» до самых дальних углов, уже никого не греет: она все равно не может потянуть 20 ноутбуков и 20 смартфонов. Так что в двух словах – оборудование 802.11ac ставят плотнее, чем оборудование более старых стандартов.
Каналы
Хотя количество неперекрывающихся каналов в диапазоне 5 ГГц гораздо больше, чем в диапазоне 2,4 ГГц (там их, как известно, всего три), новые широкие каналы 802.11ас не дают совсем уж полную свободу. Места все равно маловато. Список разрешенных каналов зависит от страны, но даже в странах с самым широким набором каналов о 160 МГц каналах можно забыть, если речь не идет о вышеупомянутой избушке с одной точкой доступа.
При не очень плотном размещении можно использовать 80 и 40 МГц каналы, при плотном – каналы 20 и 40 МГц. Будет ли интерференция? Все зависит от окружения и от того, сколько каналов можно использовать (кстати, мы так и не смогли достоверно определить ситуацию в России: по одним данным, можно использовать каналы 36-48, по другим – 36-64; если кто-то знает точный ответ – расскажите в комментариях). Если предположить, например, что разрешены только 36-48, то у нас есть всего один канал 80 МГц или два по 40 или четыре по 20. Совсем не густо; на иллюстрации (в нижней части) показана типичная картина спектра, которую показывает анализатор, если клиент 802.11ac активно обменивается данными с точной доступа на канале шириной 80 МГц (и буквально одна строка бесстыдной саморекламы: недавно мы начали продажи USB-анализаторов спектра в России в комплекте с TamoGraph Site Survey для планирования и инспектирования Wi-Fi сетей):
На waterfall view четко видно, что канал целиком забит. В такой ситуации, конечно же, разумно использовать более узкие каналы. Кстати, поскольку используемые точки доступа 802.11ac будут наверняка двухдиапазонными, не лишним будет и анализ спектра в диапазоне 2,4 ГГц. Значительная доля клиентов, в особенности мобильных, все еще ограничены одним диапазоном 2,4 ГГц и для них тоже надо позаботиться о качественной связи. В диапазоне 2,4 ГГц часто бывают помехи, вызываемые не Wi-Fi оборудованием, а другими источниками.
А в чем же выигрыш в использовании 802.11ас по сравнению с 802.11n в условиях, когда нет возможности использовать широкие каналы, спросите вы? Во-первых, новая модуляция 256-QAM даст, например, 400 Mbps при 40 МГц и двух потоках там, где 802.11n давала только 300 Mbps. Во-вторых, в 802.11n устройства не могут динамически менять ширину канала в зависимости от внешних условий. А вот в 802.11ac – это часть стандарта, причем реально работающая его часть, что мы проверили полевыми испытаниями. Клиент и точка доступа могут начать с канала 80 МГц при хороших условиях, а потом плавно перейти на 40 или 20 МГц, если наблюдается интерференция. Кроме того, переход на более узкие каналы происходит и когда уровень сигнала не позволяет поддерживать работу на широком канале. Чем у'же канал и чем меньше пространственных потоков, тем меньше требования к уровню сигнала: например, по стандарту 802.11ас канал шириной 80 МГц требует как минимум -76 dBm для самого низкого рейта (MCS 0), а канал шириной 20 МГц – уже -82 dBm. Иными словами, на краю зоны покрытия клиенты переключатся на более узкие каналы.
Profit?
Весь profit и loss очень неплохо просуммирован в статье, на которую мы ссылались выше. Перевешивают ли высокая скорость передачи данных, высокая емкость сети, большее покрытие (по сравнению с 802.11n на 5 ГГц), динамическая ширина канала и прочие прелести 802.11ас такие его недостатки, как стоимость оборудования, ограниченный выбор и юность технологии – вопрос, который мы не пытались решить в этой статье. Мы лишь хотели очертить путь для смелых:-) Если вы осторожны – все же подождите. Чистого вам эфира!
