同志們注意,千兆無線網來了

2015-01-17 00:57:00
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原創
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摘要:無線局域網在最近的十年間取得了長足的發展和進步,但是不少工程商和用戶還停留在家庭無線路由器的層面。千兆無線局域網802.11ac技術標準的誕生,已經讓這個領域發生了翻天覆地的變化。面對紛繁眾多的802.11ac產品和解決方案,工程商和用戶應該如何判斷與權衡——點線通根據自身多年經驗,總結本篇文章,以饗讀者。

近年來,無線局域網 (WLAN) 的發展速度大大超過了人們的預期,甚至與有線網的發展形成了鮮明對比。

 

比如說:萬兆以太網標準形成的時間也有十年之久,但由于投資和應用的局限至今沒有普及。并且在 2014 年出現了 2.5G 5G 等新的較低速率研究小組。而 802.11ac ( 本文簡稱 11ac ) 千兆無線標準 2013 12 月才正式通過,僅過了一年的時間,就已成為各個 WLAN 供應商的主流產品。從標準的演進趨勢上來看,也體現了無線比有線發展更快的判斷: IEEE 802.3 標準自 1983 年以來有 33 項修訂,而 IEEE 802.11 標準自 1997 年以來已經有 31 項修訂。

 

那么,在向最新的 802.11ac 技術產品與解決方案升級之時,我們需要了解哪些知識,儲備哪些經驗,設定怎樣的目標,方能有備無患?本文將一一為你解析。

1. 千兆無線的優勢

由于 11ac 第一波 (Wave 1) 速率即可達到 1.3G ,因此人們通常又把 11ac 稱為千兆無線標準。相對前幾代的 Wi-Fi 技術標準,其帶來的好處是巨大的。

 

802.11ac 第一波產品和 802.11n( 本文簡稱 11n) 相比,性能提升了 3 倍。 802.11ac 可以提供更寬的信道:相比之前標準提供的 20HMz 40MHz 信道寬度, 802.11ac 第一波即可提供 80MHz( 第二波可提供 160MHz) 的信道寬度,由此提供了更多帶寬。 11ac 支持多達 8 個空間流,而 802.11n 只支持 4 個。此外, 11ac 運行在 5GHz ,相比當今大多數 Wi-Fi 使用的 2.4GHz 頻段,客戶端更少受到干擾。“通過這些增強點, 802.11ac 延續了 802.11n 的優良性能并有相應的改善,明顯地給 Wi-Fi 網絡帶來了更快的連接,給終端用戶帶來了更佳的體驗。”謝清說。

 

相比上一代 802.11n 產品, 11ac 產品性能大幅提高還源于更高的調制效率、打破信道獨占、提升鏈路效率等。例如,傳統 802.11n 標準在最高速率模式下均采用的 64QAM 調制技術, 802.11ac 啟用了更為精密 256QA 調制技術,使得調制效率得到大幅提升。又如,在以往 802.11 標準下,無線接入點每次只能向一個無線終端設備發送數據,多終端工作時必須排隊串行占用空口資源。 802.11ac 標準采用空間分集和多組獨立波束賦形的創新技術,實現同時向多個終端發送數據。串行信道變為并行信道,多終端并發能力有了革命性的增強。

 

在產品成熟度上,業界一致認, 802.11ac Wave1 產品的成熟度已經足夠好。有這樣的一組數字:截至 2014 年底,已有將近 1000 種設備通過了 Wi-Fi 聯盟的 802.11ac 認證,這意味著 802.11ac 在互操作性上比同時期的 802.11n 要好很多。而根據第三方調查機構的報告,到 2014 年末, 50% 新出廠終端設備將采用 802.11ac 技術,到 2015 年這一比例將達到 75% 。因此,目前開始部署 11ac 產品已具備充分條件。

 

由于 11ac 標準分為第一波 (Wave1) 和第二波 (Wave2) ,一些用戶對于是否等到 Wave 2 產品出來再部署心存疑慮。 Wave2 最大的亮點在于支持 MU-MIMO 技術,理論上可成倍提升并發性能和接入密度,是未來 11ac 邁向更多流數的必然一步,也是 11ac 發展中非常重要的一步。但 MU-MIMO 需要 AP 和終端設備同時支持才能發揮作用,而現在市面上幾乎沒有支持 MU-MIMO 的終端,按照產業鏈成熟的過程來看,至少需要 2 年才能普及。所以對于大多數用戶而言,現在考慮 Wave2 方案還為時過早。另外從企業級 Wave2 芯片本身來看,短期內實現真正意義的商用也不現實。

 

目前的客戶都已了解 11ac 2015 年將全面性的采用,是否需要等待采用 11ac Wave2 產品來做部署,其實應該來檢視 Wave2 中的標準適用于更企業環境還是家庭用戶。例如:“ 11ac Wave2 標準支持 4 空間串流 ( 4 stream) ,但有多少終端設備支持 4 個空間串流 ? 實際上,受限于供電與體積大小,終端設備還是保有現在的少于等于 3 的空間串流天線。此外, 160MHz 的頻道寬度更適用于家庭用戶,在企業環境若采用 160MHz 的規劃,將會產上頻道干擾,且因為頻道數量不足會造成空氣中的擁塞。因此,若談到使用 Wave 1 或是 Wave2 ,應該先考慮所部署的場景來做決定。”

 

讓用戶愿意部署 11ac 第一波產品的另一個非常重要的因素是,由于 11ac 產品尤其是低端產品和 11n 產品價格已經相差不大,所以如果考慮到終端用戶越來越快速升級換代的現實,現在購買 11ac 產品已經是一個性價比較好的選擇。因為, 11ac 完全向下兼容之前的 11n 11a /b/g 產品。

 

對于 11ac Wave1 Wave2 是否兼容的問題,大部分受訪者認為二者互相兼容。但謝清表示, 802.11ac 的兩代產品之間是不完全兼容的,現在已經部署了第一代 802.11ac 產品的用戶需要替換硬件才能支持第二代 802.11ac 技術,主要原因是第二代 802.11ac 技術有更多的創新 ( 例如多用戶的多輸入多輸出 MU-MIMO ,更寬的信道等 ) 需要由射頻芯片來完成。

 

不過,他并不認為用戶需要等待 Wave2 的發布才進行部署。“很多期待 802.11ac 的用戶都面臨著是否等待第 2 代標準發布的問題。思科相信大多數情況下這樣的等待是不必要的。不部署 802.11ac 意味著用戶對于系統容量的需求可能會很快超過 11n 所能滿足的能力。而 11ac Wave 2 目前還沒有正式定義標準,其功能被普遍使用或可互操作之前還需要一段時間。”

 

對于用戶關心的部署 11ac 網絡所擔心投資的保護問題。謝清表示,思科提供的解決之道是采用模塊化的、可現場升級的 802.11ac 無線接入點,例如 Aironet 3700/3600 。屆時“用戶只需將現已安裝的無線接入點取下并插入第二代 802.11ac 無線模塊就可以實現簡單升級,從而實現原有投資不被浪費,并且無需進行更換完整硬件的痛苦過程。”

 

2. 如何選擇

如果應用 11ac 技術確已無需猶豫,接下來用戶需要面對的問題就是:如何選擇合適的 11ac 產品與解決方案 ?

 

點線通公司在做無線覆蓋工程的選型時通常從以下幾個角度來考量:“第一,是否通過 Wi-Fi 聯盟的認證,認證過的產品通常具有良好的兼容性。第二,是否同時支持 2.4G 5G 。有的廠商會巧妙地用支持‘ 2.4G 5G ’來替代‘ 2.4G 5G ’,這時需要仔細弄清楚,否則可能會造成不兼容之前部署的產品。第三,同時支持的在線客戶端數量。”對于第三點,很多廠商都會聲稱其 11ac AP 支持的終端數會超過 200 個,但標稱和實際數量會有出入。并且,不同廠商 AP 同時連上來的客戶端數量和真正能通信的客戶端數量也會有所差異。

 

點線通認為要根據自己的實際需求來確定采購指標,不必要追求最高性能的產品。例如,目前終端設備中只有蘋果產品對于 11ac 支持得較好,并且, 11n AP 對于 11ac 終端也可以進行支持,所以我們并沒有準備全部采用 11ac AP 。不過,由于 11ac AP 11n 產品的價格差異已經不大,因此也會采購一部分 11ac 產品來進行混搭。根據用戶的實際情況,點線通公司今年剛開始確定從 11n 11ac 升級,因為有一些客戶端如蘋果產品在向 11ac 轉。不過有一些 11ac 客戶端是比較偏低端的,比如校園網學生應用仍 2.4G 11n 終端為主,因此如果 11n 網絡做得足夠好的,體驗也沒問題。等到應用 11ac 的終端用戶多起來以后,再大量部署 11ac AP 也不晚,并且價格也會更加便宜。

 

11ac 產品,尤其是 866M 1.3G 11ac 設備已經成熟了,雖然不同芯片間的性能差異仍然存在,但在硬件水平上不會有太大差異,倒是在軟件特性上的差異會比較大,因為不同廠商在應用場景上的積累很不一樣。

 

目前第一波 11ac 的產品和方案已經相當成熟,市場上的批量應用也非常多。如果單純看產品規格,其實各廠家差異不大,更多的差異化主要體現在細分場景的覆蓋方案上。例如,由于 11ac 使用的 5GHz 頻段覆蓋范圍很小,“信號入室”于是成為 11ac 方案中需要重點考慮的環節,很多大廠商在宿舍網、未來教室、酒店、醫療病房、地鐵等都有專業的 11ac 產品做對應。

 

另外我們需要注意的是射頻數量與用戶接入密度息息相關,比如在未來教室、商場促銷等場景下,接入用戶要求非常高,且要求每個終端的接入品質必須有保證。此時傳統的雙射頻 AP 就顯得捉襟見肘,三射頻 AP 就能明顯改善使用效果。此外,流數方面,最早一代 11ac 產品都是支持 3 條流的,也就是大家經常說的 1.3Gbps 速率 AP ,但一個尷尬的現象是,受尺寸的限制,目前 95% 以上的終端都不支持 3 條流, 1 條流的手機和 Pad 以及 2 條流的筆記本才是主流。而在當前 Wave1 并不支持 MU-MIMO ,所以 3 條流的 AP 遇到 2 條流的終端,最終還是只能當 2 條流的 AP 用。這樣 3 條流的“高端” AP 產品就顯得沒無用武之地,用 2 條流的 11ac AP 可以輕松滿足 95% 以上的場景和應用。

 

在考慮終端接入容量及穩定性之外,還需要注意 11ac AP 是否可以變更其 AP 角色為頻譜分析設備。原因在于,“由于 11ac 的部署,將使企業仰賴 Wi-Fi 傳輸,若 11ac AP 可以依照需求成為頻譜分析設備,將可為企業的無線網絡提供優化、故障查找便利,從而節省設備支出的成本。”

 

由于 11ac 產品主要使用了 5.1GHz 5.8GHz 頻段,其衰減更大,因此在關注其支持的最高性能外,還需要關注天線的設計——智能天線將大大提高覆蓋效果。

 

點線通建議采購 802.11ac 產品應盡量選擇高帶寬和具有智能天線的設備。不過除此之外,也應該重視設備整機帶寬、多用戶接入性能以及抗干擾能力。“首先是設備整機帶寬。 802.11ac Wave 1 階段宣稱帶寬可達到 1.3Gbps ,但由于無線傳輸為了抗干擾和減少誤傳率其實際速度都會有一定的降低。因此市面上有很多廠家都宣稱 1.3Gbps ,而實際的性能水平則參差不齊。其次,多用戶接入性能對產品實際部署更為重要。還有,在實際部署環境中,周邊其他 AP 、微波爐等都可以對 AP 的無線傳輸造成干擾,導致網絡不穩定。因此抗干擾能力也是檢驗 11ac 產品質量的重要指標。”

 

作為終端用戶需要注意 11ac 產品所支持的工作信道和最大信道捆綁問題:“ 5G 頻段目前在中國區域只開放了 5 個工作信道,分別是 149 153 157 161 165 ,信道捆綁能達到 80MHz ,在選購 802.11ac 產品時需要注意這一點。” 他還表示,由于 802.11ac 采用信道綁定技術,每個信道帶寬提升到 40MHZ/80MHz ,如此一來可大大提升數據傳輸速率。但信道綁定也是一把雙刃劍,在增加數據吞吐量的同時,會讓彼此互不干擾的工作信道的數量變少,所以在無線部署的時候需要多加注意。

 

雖然各個廠家 11ac 產品和解決方案在基本連接功能上趨同,但是在高級系統特性上還是差別很大,這主要體現在如下幾個方面:首先,盡管業界都認為 802.11ac 是應對高密度接入的一劑良藥,但是大部分廠商只注重連接更多數量的無線客戶端,而無法保障每個客戶端的實際接入體驗。其次,由于 802.11ac 分為兩個階段推出,因此如何保障用戶可以從 802.11n 順利過渡到第一階段的 802.11ac 并最終演進到第二階段 802.11ac 、即如何對用戶的投資進行保護構成一個重要差別。第三,盡管 802.11ac 是無線上的創新,但是也對配套的有線網絡基礎架構提出了要求。基于用戶現有的架構如何實現性能最大化和最高擴展性,以及如何無縫演進到第二代 802.11ac 而無需對現有布線系統做出重大改動,這些也是評估廠商 802.11ac 解決方案的要素。

 

點線通認為:用戶選購 802.11ac 產品時需要注意的性能指標包括如下幾點:首先是無線接入點收發鏈路數量和空間流數量。在空間流數量相等的情況下,收發鏈路的數量就顯得很重要,因為冗余的收發鏈路可以幫助通信雙方建立更健壯的鏈路。“我們這里指的收發鏈路數量是指無線電模塊上的收發鏈,不是一些廠商采用的所謂天線陣列中天線的數量。”謝清強調。第二,應該關注廠商 802.11ac 無線產品在高密度接入時的系統性能和擴展性。即幾十或上百客戶端分布在不同距離和方位時系統的接入性能,以及隨著客戶端數量的持續增加系統吞吐下降的趨勢如何。這兩點可以關注第三方評測機構對于 802.11ac 廠商產品的評測。

 

第三是在 802.3af 供電情況下無線接入點可以實現的性能和功耗。 802.11ac 技術在射頻上的創新需要消耗更多的電能,最好配置 802.3at 供電電源才能發揮其全部潛質。但實際部署時大部分用戶的網絡基礎架構還只是 802.3af 標準的以太網供電方式,這就要求廠商針對這種情況優化產品,在 802.3af15.4W 的供電情況下實現最大化的性能。

 

第四,需要關注廠商 802.11ac 產品的高級特性,例如基于 80MHz 頻譜寬度的智能頻譜管理,是否支持波束成型,對于無縫漫游的支持通過何種技術保證,高密度部署無線接入點時如何抑制噪聲等。最后,需要關注廠商 802.11ac 解決方案的高級特性,例如是否支持基于狀態的高可用性,實現無線控制器的亞秒級切換 ; 是否具備應用可視化和控制能力 ; 是否可以識別客戶端類型并給予不同的策略等。

 

貨比三家不吃虧。面對如此眾多的產品和解決方案特性,廣大用戶需要細心挑選,仔細考量。尚群老師的做法就頗值得學習:引人多家供應商,其所帶來的競爭機制將讓自身享受到更好的技術、價格和服務。

 

新模式 新挑戰

 

未來無線將漸漸替代有線,成為企業內部的主要接入方式 。不過如此一來 ,它將對有線網絡提出有力挑戰。

 

未來隨著 11ac 終端的普及,接入的無線網數量、帶寬和流量都會成倍提升,在做解決方案的時候需要考慮有線網絡帶寬、轉發性能是否能夠承載。 11ac 對千兆網絡更加依賴,甚至需要雙千兆 ; 而如果想升級至 Wave 2 的話,有線接入網絡則需要支持到 2.5G 技術才可以實現無瓶頸轉發。

 

在無線網路未來發展上,帶寬已不是決勝的關鍵,決勝的關鍵因素在于,一個高帶寬的無線網絡,是否可以滿足多種應用——包含視頻,語音及數據傳送應用。若可以識別不同的應用,便可以根據人、終端類別、應用、時間甚至地點來下發防火墻策略,進而達到帶寬的有效利用及安全防護。  

企業向 802.11ac 無線網絡大規模遷徙,還為在商業模式上帶來了新的可能。

 

高吞吐量帶來的是更多的數據量。在大數據時代,這也意味著無線側的數據挖掘變得更有意義, 2014 年商業 Wi-Fi 的崛起也與此相關。不過我們認為這一切僅僅是個開始,在大規模流量數據與位置數據相互融合時,商業模式變革的速度恐怕會超出我們的想象。未來是無線的!

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