Transcript 802.11n技术改进
思科802.11n + Clean Air 无线网络介绍 冯洪敏 [email protected] Presentation_ID © 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential 1 Agenda 802.11n技术改进 Clean Air技术介绍 无线网络部署案例 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 2 802.11n技术改进 Presentation_ID © 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential 3 802.11n 提升的不仅是速度，还有很多…… 吞吐量 可靠性 稳定性 5x more throughput 2x more reliable 2x more predictable 可以提升大文件传输 和下载速度 为无线移动终端带来 低时延 更加稳定的无线覆盖 和吞吐量 时间 可靠性 稳定性 Roving Laptop Comparison 11g 11n 24 22 20 18 16 11n 14 12 10 8 0 0 Presentation_ID 2 4 100 150 Time 6 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 50 Cisco Public Laptop Rotational Spin 11g 200 250 Throughput Packet Retries Time to File Transfer 11n 20 15 10 5 11g 0 0 20 Time 40 60 4 802.11n 技术原理 MIMO 40Mhz Channels Packet Aggregation MIMO 40Mhz Channels Packet Aggregation 通道绑定 技术 数据包聚合 技术 多输入多输 出技术 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public Backward Compatibility Backward Compatibility 向后兼容性 5 802.11n 技术原理 – 多输入多输出技术之波束成形 MIMO 40Mhz Channels Packet Aggregation Backward Compatibility MIMO (Multiple Input, Multiple Output) 没有波束成形技术支持 无线信号到达客户端存在相差 使用波束成形技术 无线信号传送到达客户端无相差, 增强了信号强度 MIMO AP 性 HALLWAY 由发送端完成 （说得更好） Beam Forming 波束成形 Presentation_ID 确保信号无相差的 到达客户端 增强了接收灵 敏度 Maximal Ratio Combining 最大比合并 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 能 支持 non-MIMO 和 MIMO客户端 Spatial Multiplexing 空间复用 6 802.11n 技术原理 – 多输入多输出技术之最大比合 并 Packet Aggregation 40Mhz Channels Backward Compatibility MIMO (Multiple Input, Multiple Output) 通过最大比合并技术 没有最大比合并 多路信号发射并被接收端合并 多路信号发射； 只有一路信号被接收 增强了信号的保真度 MIMO AP 性 由接收端完成 （听得更好） Beam Forming 波束成形 Presentation_ID 合并多路接收信号 增强了接收灵 敏度 Maximal Ratio Combining 最大比合并 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 能 支持 non-MIMO 和 MIMO客户端 Spatial Multiplexing 空间复用 7 802.11n 技术原理 – 多输入多输出技术之空间复用 40Mhz Channels Packet Aggregation Backward Compatibility MIMO (Multiple Input, Multiple Output) 信息被分割并以多个空间数据流传输 stream 1 MIMO AP stream 2 性 发送端和接受端 同时参与 Beam Forming 波束成形 Presentation_ID 同一无线通道上同 时传输 增加了带宽 Maximal Ratio Combining 最大比合并 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 能 需要 MIMO 客户 端支持 Spatial Multiplexing 空间复用 8 802.11n 技术原理 – 通道绑定技术 MIMO 40Mhz Channels Packet Aggregation Backward Compatibility MIMO (Multiple 40Mhz Input, Channels Multiple Output) Moving from 2 to 4 Lanes 20-MHz Gained Space 40-MHz 20-MHz 40-MHz = 2 个 20-MHz 频宽聚合— 信道最低及最高频段保留的一 部分带宽可以用来传输信息，802.11n的信道应用效率更高，通常 可比20兆赫兹带宽的两倍要稍高 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 9 双倍信道宽度 支持 40-MHz 信道宽度 20-MHz Gained Space 40-MHz 20-MHz 802.11n 支持 20 或 40 MHz 信道宽度 40 MHz 信道宽度建议只在 5 GHz 频段上部署 40 MHz 信道由主信道和第二信道（又称扩展信道－ extension channel ）组成 第二信道必须和主信道邻接 第二信道可以高于或低于主信道 提供对广泛使用的 20 MHz 客户端的保护机制 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 10 802.11n 技术原理 – 数据包聚合技术 MIMO 40Mhz Channels Packet Aggregation Backward Compatibility Packet 40MhzAggregation Channels 合伙使用汽车（Carpooling）比单独驾驶更有效 传统802.11技术 802.11n Overhead 802.11n Overhead Data Unit Packet 802.11n Overhead Data Unit Packet 802.11n Overhead Data Unit Packet Data Unit Packet Packet Packet 采用数据包聚合技术 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 11 数据包聚合 所有的 11n 设备必须支持接收采用 A-MPDU 或 AMSDU数据包汇聚方式汇聚的数据 A-MPDU 数据包汇聚和确认阻止(block acknowledge) 是1250 和 1140 采用的方式 Without packet aggregation With packet aggregation Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 12 802.11n 技术原理 – 向后兼容性 MIMO 40Mhz Channels Packet Aggregation Backward Compatibility Backward Packet Aggregation Compatibility 2.4GHz 5GHz 11n 可以 同时工作在 两个频点 802.11ABG 客户端可以与 11n 互操作并且 可以获得到更好的性能 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 13 802.11n 数据传输率 MCS—调制和编码方案(Modulation and Coding Scheme) 802.11a/b/g 采用数据率的称呼 802.11n 则定义了 MCS 率 标准定义了 77 个 MCS 率 1140 和 1250 支持16种 (MCS 0-15) 其中8种是强制性的 最佳的 MCS 率根据信道具备的条件来选择 MCS 根据以下变量建立： 空间流的数量, 调制方式, 编码率, 前向纠错编码数量, 数据子载 波的数量, 每个符号的编码比特数量, 保护间隔 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 14 MCS 图表 Modulation Spatial Streams 0 BPSK 1 QPSK 2 QPSK 3 16-QAM 4 16-QAM 5 64-QAM 6 64-QAM 7 64-QAM 8 BPSK 9 QPSK 10 QPSK 11 16-QAM 12 16-QAM 13 64-QAM 14 64-QAM 15 64-QAM 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 MCS Index Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 802.11n Data Rate 20 MHz 40 MHz L-GI S-GI L-GI S-GI 6.5 7.2 13.5 15 13 14.4 27 30 19.5 21.7 40.5 45 26 28.9 54 60 39 43.3 81 90 52 57.8 108 120 58.5 65 122 135 65 72.2 135 150 13 14.4 27 30 26 28.9 54 60 39 43.3 81 90 52 57.8 108 120 78 86.7 162 180 104 116 216 240 117 130 243 270 130 144 270 300 Cisco Public 最多 1 个 空间流 最多 2 个 空间流 15 2.4GHz 最大覆盖范围 AP1130 – 2.4GHz Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. AP1140 – 2.4GHz Cisco Public 16 改善 802.11g 覆盖 1130 vs. 1140—11G 主动站点勘查 1130 11G Survey 1140 11G Survey 48 Mbps Coverage 48 Mbps Coverage 86 Feet 102 Feet Note the more uniform coverage of high (green) data rates 18% Increase in 802.11g Coverage Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 17 5GHz 最大覆盖范围 AP1130 – 5GHz Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. AP1140 – 5GHz Cisco Public 18 改善 802.11a 覆盖 1130 vs. 1140—11a 主动站点勘查 1130 11A Survey 1140 11A Survey 48 Mbps Coverage 48 Mbps Coverage 86 Feet 97 Feet Note the more uniform coverage of high (green) data rates Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 19 802.11n 覆盖 2.4GHz – 20MHz 频宽 100Mbps @ 100ft 最高可建立 144Mbps物理连接速率（data rate） 在 90ft 平均物理连接速率（data rate）为 100Mbps Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 20 802.11n 覆盖 5GHz – 20MHz 频宽 100Mbps @ 90ft 最高可建立 144Mbps物理连接速率（data rate） 在 90ft 平均物理连接速率（data rate）为 100Mbps Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 21 802.11n 覆盖 5GHz – 40MHz 频宽 300Mbps @ 30ft 200Mbps @ 60ft 100Mbps @ 90ft 最高可建立 300Mbps物理连接速率（data rate） 在 90ft 平均物理连接速率（data rate）为 100Mbps Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 22 现有的 802.11n 解决方案 波束强度没有朝向客户端 802.11a/g X 波束强度 802.11n 未优化的802.11a/g客户端连接, 产生覆盖漏洞 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 23 思科 M-Drive ClientLink 技术 思科的创新： 智能的波束成形 802.11a/g 波束成形 802.11n Presentation_ID ClientLink 技术通过波束成形将无线信号导向客户端， 改善 802.11a/g 设备的性能和覆盖 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 24 获益 #1: 改善吞吐量 ClientLink 技术为11a/g设备提供更高的吞吐量 高达 65% 的吞吐量增长 13.6% No Connection without ClientLink Throughput vs. Distance 87.7% 70.4% 89.5% Test: 802.11a/g device with 802.11n network Source: Miercom Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 25 获益 #2: 更大的系统容量 在覆盖区域内提供一致的高吞吐量 在16个不同位置测量吞吐量 Channel Util of 74.2% Channel Util of 45.2% 高达 27% 的信道容量增长 ClientLink 技术允许客户端以一致的高数据率连接。更快的数据传输，更 少的重试 = 整体上更有效的利用射频信道。 11a/g设备更快的处理意味着11n设备可以利用更多的“空口” 时间，同 样改善了11n设备的性能。 Test: 802.11a/g device measured at 16 antenna orientations w/ 802.11n network Source: Miercom Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 26 获益 #3: 减少覆盖漏洞 ClientLink 技术提供更高的物理层数据率 ClientLink Disabled Lower Data Rates ClientLink Enabled Higher Data Rates Source: Miercom; AirMagnet 6.0 Iperf Survey Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 27 获益 #3: 减少覆盖漏洞 (cont.) ClientLink 技术交付更低的数据重试率 ClientLink Disabled High Retry Rates ClientLink Enabled Low Retry Rates Source: Miercom; AirMagnet 6.0 Iperf Survey Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 28 为什么思科/英特尔与众不同 英特尔和思科工程师紧密合作 专门的仿真测试场所进行企业 级WLAN测试 应用测试 vs. 遵守标准 可预测性。可靠，可重复的环 境 测试机器人提供 24*7 的测试， 精确可重现的测试结果 测试视频和白皮书: http://www.cisco.com/web/CN/products/products_netsol/wireless/cisco_inter_802.html Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 29 视距 (LoS), 非视距 (NLoS) 测试 挑战性的客户环境: 稳定和可预测的WLAN性能是企业级 应用有效运作的基础 应用需要增加总体带宽 测试方法: 应用层TCP流量测试 在真实场景的多个位置进行 用户获益: 比较 802.11a/g，802.11n 提供 5到9 倍 的应用层性能提升 802.11n 提供优良的吞吐量和覆盖范围 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 30 视距、非视距测试部署 选择覆盖范围内 6 个挑战性的位置采集数据 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 31 非视距 (NLoS)—测试结果 802.11n 比 较 802.11a 平均 9 倍的 吞吐量提升 802.11n 提供优良的吞吐量和覆盖范围 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 32 非视距 (NLoS)—测试结果 802.11n 比 较 802.11a 平均 5 倍的 吞吐量提升 802.11n 提供优良的吞吐量和覆盖范围 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 33 高密度客户端测试－测试重点 1-48 客户端 – 1-6 Cisco APs 优化噪声环境下客户端和无线接入点的性能 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 34 高密度客户端测试 – 测试结果 挑战性的客户环境 高密度客户端环境广泛存在于众多的用户 环境中 类似无线的共享介质在部署时已经历史上 被证明具有很大挑战性 客户获益 即使在高密度客户端竞争的情况下 802.11n技术仍然获得更多的可预测 性，稳定性 峰值吞吐量达到 195 Mbps，平均 吞吐量为 182 Mbps 在客户密度增加的情况下总体吞吐量不变 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 35 混合客户端部署测试 挑战性的客户环境 用户获益: 一致的客户端性能 客户规划现有客户端的升级到 11n需要一定的周期和阶段，为 了保护投资，客户不会立即将 客户端升级支持11n 802.11n 网络基础架构必须向 前兼容 802.11a/g/n 客户端，还 要处理传统客户端与11n客户端 共存且保证性能的场景 保证现有的802.11a/b/g 客户端不影 响网络性能 180.000 160.000 140.000 120.000 100.000 Combined 802.11a 80.000 802.11n 60.000 40.000 20.000 0.000 7A1N 6A2N 5A3N 4A4N 3A5N 2A6N 1A7N 11n 的性能不会被现有的 11abg 客户端影响 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 36 企业级客户端漫游 挑战性的客户环境 用户获益: 应用需要一致的、可预测的网 络性能，即使客户端正在漫游 思科及英特尔协作，重点测试针对 企业级应用漫游行为的优化 没有 “标准” 规定客户端漫游 算法 即使在漫游时吞吐量仍然保持一致 ，构建一个稳定的平台为企业级应 用服务 客户采用思科的基础设施与英特尔 的客户端配合，可以提供业界最佳 的吞吐量和漫游行为 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 37 客户端漫游 未优化，不一致的漫游结果 Iteration 1 Iteration 2 Iteration 3 Iteration 4 Iteration 5 重复测试取得不一致的漫游结果。 对于关键业务支持不好。 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 38 企业级客户端漫游 优化的，一致的漫游行为 Iteration 1 Iteration 2 Iteration 3 Iteration 4 Iteration 5 重复测试取得一致的漫游结果。 对于支持关键业务十分有益。 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 39 MIMO vs. SISO ‘信号盲点’ 评估 Y-轴 移动 X-轴 移动 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 40 SISO vs. MIMO ‘信号盲点’ 评估结果 1240 with Intel 3945ABG 82 38 67 70 58 57 70 28 44 43 69 74 56 63 77 52 89 75 67 69 89 90 72 81 90 96 56 68 39 54 71 70 80 67 74 31 75 39 72 59 85 85 83 48 81 49 62 71 66 90 82 54 61 87 25 86 80 71 48 85 70 90 67 57 69 69 41 67 32 82 83 85 80 55 90 70 69 69 28 92 89 90 50 33 88 85 69 56 69 21 58 90 41 42 53 68 50 84 78 52 56 88 65 71 68 75 34 90 88 75 62 88 71 70 72 62 91 69 88 64 42 67 56 62 87 83 65 69 45 78 69 68 65 71 41 74 46 38 67 72 64 89 45 69 55 53 68 89 52 92 69 69 47 59 80 66 86 75 69 68 87 89 68 61 71 64 67 43 25 91 91 73 70 92 90 88 67 61 67 59 74 87 1250 with Intel 5300AGN 64 68 89 93 61 67 91 83 71 70 69 100 68 49 92 90 98 91 97 98 92 99 96 96 98 91 96 98 90 90 91 97 92 92 92 97 96 98 93 96 97 98 96 92 96 91 91 90 89 90 97 99 91 91 96 98 84 89 96 97 92 85 89 99 95 91 99 89 98 98 92 90 98 92 90 94 95 97 95 97 96 92 96 92 90 94 92 91 94 91 91 93 94 92 89 93 98 98 90 98 90 89 90 99 86 94 89 95 96 91 96 96 89 93 92 91 91 88 94 90 90 91 91 91 96 95 89 91 92 90 89 91 92 93 90 96 91 96 98 90 84 90 90 95 90 90 91 92 97 98 92 94 96 91 88 89 90 91 91 97 97 90 96 97 93 92 99 96 89 86 90 96 90 95 91 93 90 95 97 93 97 98 91 92 95 90 90 97 92 94 97 93 93 99 98 98 95 92 92 99 97 93 98 99 98 98 100 97 98 99 每个方格代表位置的轻微改变 数字代表最大吞吐量的百分比 802.11n 通过MRC可以提供更加可预测的性能 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 41 思科 11n 无线接入点测试结果比较 AP1140 vs. AP1250 在 2.4GHz 频段, 两 种无线接入点均可以 在上下行方向提供 100Mbps TCP 吞吐 量。 在 5GHz 频段采用 (40MHz) 信道宽度, 两种无线接入点均可 以至少在上下行方向 提供平均 175Mbps TCP 吞吐量，峰值 可达 ~195Mbps。 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 42 英特尔 11n 客户端测试结果比较 Intel 5100 vs. 5300 Intel 5100 客户端 采用 2x1:2 无线芯 片，这意味着它可 以以 300Mbps 的 数据率接收，但是 只能以 150Mbps 的数据率发送。 Intel 5300 客户端 采用 3x3:3 无线芯 片，这意味着它可 以在上行和下行方 向同时支持 300Mbps 数据率。 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 43 Cisco Clean Air技术介绍 Presentation_ID © 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential 44 关键业务对无线网络的要求 WLAN无线网络干扰: 由于wlan使用了公有频段2.4G和5G，很多设备 也工作在这些频段，这些设备使用时会造成对 无线网络的干扰，影响无线网络的性能。模拟 的无线摄像头、蓝牙和微波炉都工作在这个频 段，当这些设备在使用时，占用了其中的WLAN 的某个信道，就会导致这个信道下的无线用户 通信受到严重的影响。 干扰是无线网络最头痛的问题。 2 吞吐量下降 近距离 远距离 (8米) (25 米) 2.4 or 5 GHz 无绳电话 100% 100% 摄像头 100% 57% 微波炉 63% 53% 蓝牙耳机 20% 17% DECT 电话 18% 10% 干扰类型 传统的无线网络的问题: 传统无线网络缺乏对这些干扰的检测手段,不 知道什么时候有干扰，干扰有多严重，怎么排 除干扰。如果无线网络出现问题，却不知道是 什么原因束手无策，网络的运维成本也会相应 增加。 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 45 检测干扰的几种办法 方法1:频谱分析仪 使用频谱分析仪分析空口频谱。由于wlan因为我们通常不知道象 蓝牙、微波炉的实际的频谱图形，因此使用频谱分析仪来找干扰 通常需要有专业的频谱分析技能。使用频谱分析仪需要到现场， 因为体积和电源的原因十分不方便。 方法2:无线频谱分析卡 通过在笔记本的PC卡里无线频谱分析卡携带方便，通过频谱分析 软件里内置各种无线干扰的特征，可以直观地识别出各种各样的 干扰，比如蓝牙、摄像头。频谱分析卡需要使用者到现场，频谱 分析仪无法定位干扰。 方法3:Clean Air Cisco将无线频谱分析卡做到一块专门的ASIC芯片上，然后把这块 芯片放在AP 3500里，频谱芯片和Cisco的射频算法、定位等功能 结合起来，这个就是Clean Air技术。 Clean Air可以准确地侦测各种无线网络干扰，有四个优点，第一 不用到现场,降低运维成本；第二能定位到干扰源的位置；第三能 够自动消除干扰带来的影响。这个是原来通过频谱分析仪或者频 谱分析卡无法做到的。第四频谱分析通过专门的ASIC芯片来进行， 对接入无线用户没有任何影响。 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 46 Cisco Clean Air对干扰的侦测分类 侦测和分类 97 100 63 90 20 35 Good Bad 思科 CleanAir Presentation_ID 芯片级频谱分析 频谱分析精度为78K Hz， 可以在30秒内快速准确 识别干扰源，同时识别 跟踪多个干扰源。Cisco 在Clean Air技术拥有25 项专利。 评估干扰影响 监视无线空口质量，对 于每个AP都有一个非常 直观的空口质量的显示。 直观评估干扰对无线网 络性能的影响。 高分辨率的干扰检测和分类的逻辑电路内置到思科的802.11n 频谱分析芯片设计中，30秒以内快速准确识别并定位干扰源， 在有多达10个干扰同时存在时，同样可以快速准确识别。无需 AP的CPU参与，对接入无线用户的性能没有任何影响影响。 47 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 什么是 CleanAir 技术? 定位 消除 WCS, MSE Wireless LAN Controller 干扰定位 无线接入点完成干扰分类后 实时发送到无线控制器， WCS 和 MSE 存储数据并提 供干扰源的定位以及影响的 范围，历史信息。 消除干扰 无线控制根据干扰影响的信 道以及影响的范围，迅速调 整受影响的AP的工作信道 思科 CleanAir Presentation_ID GOOD POOR 保持良好的无线空口质量 可视化和故障排查 CH 1 CH 11 思科 CleanAir 技术对干扰信息的集成从无线接入点扩 展到整个系统 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 48 自愈和优化 11 性能 空气介质质量 6 1 无线网络 控制器 Presentation_ID 射频资 源管理 RRM 优化的信道 11, 6 和 1部署提供最大化的 性能和最小化的干扰 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 49 自愈和优化 11 性能 无线空口质量 6 1 射频资 源管理 RRM 11 无线网络 控制器 Presentation_ID 干扰在信道 6 发生。无线空口质量受到 扫描可用信道… 影响。射频资源管理(RRM)寻找可用信 道列表解决冲突… © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 6 1 50 自愈和优化 11 性能 无线空口质量 6 11 1 射频资 源管理 RRM 11 无线网络 控制器 Presentation_ID 冲突解决。消息发送到射频资源管理 切换到信道 11 (RRM)。产生冲突的信道被阻止在未来 一段时间内使用。 © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public X 6 1 51 自愈和优化 干扰感知 RRM 避免干扰达到最大性能 事件驱动 RRM CH 1 CH 1 CH 11 CH 1 自愈能力避免无线网络性能下降 避免持久性 干扰设备 自学习能力增强可靠性 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 52 故障排查取证 远程客户端 故障排查 Air Quality 802.11 802.1X Association Authentication IP Address Assignment Successful Association 快速判定连接性问题 频谱分析专家 连接模式 无需频谱专家现场支持 干扰定位 影响分析 历史记录回放 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 调查过去的问题 53 无线安全 IP协议 和应用 攻击 & 漏洞利用 WiFi 协议 攻击 & 漏洞利用 射频信号 攻击 & 漏洞利用 传统的 IDS/IPS 无线网络 wIPS CleanAir 技术 Layer 3-7 Layer 2 Layer 1 监视现有系统不可见的漏洞 新的 欺诈威胁 WiFi 干扰器 侦测新的一般系统侦测不到的 欺诈无线接入点/无线客户端 2.4 GHz 5 GHz 定位和加快消除干扰 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 54 策略执行 通知发现未经 许可的设备 公司规定 不能使用Xbox 不能使用无绳电话 不能使用蓝牙 系统告警 对“不能使用的无线设备” 进行管理 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 55 业界唯一高分辨率频谱分析 传统的Wi –FI芯片 频谱解析率 5 MHz ? Microwave oven Power Microwave oven Power Cisco CleanAir Wi-Fi 芯片 频谱分析率 78 KHz BlueTooth BlueTooth SAgE • 64 times WiFi chip’s visibility • 准确的分类 • 可以识别更多种类的设备 • 模糊鉴定, ‘最佳猜测’ • 无法区分不同的设备 • Devices lost in the noise ‘Chip View Visualization’ :明确区分微波炉和蓝牙干扰 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 56 支持的干扰类别 Cisco Unified Wireless Network 7.0 Release 2.4 GHz only 2.4 or 5 GHz Bluetooth Link Jammer Bluetooth Discovery WiFi Inverted 802.11FH WiFi Invalid Channel Microwave Oven Continuous Transmitter Industrial wireless/802.15.4 Video Camera Xbox SuperAG 5 GHz only Canopy Radar Other (i.e. unclassified devices) WiMAX Mobile TDD Transmitter WiMAX Fixed DECT-like Phone Definite Security Threat Devices 1. Classifiers are expandable over time with software upgrade. 2. All third party trademarks are the property of their respective owners. Potential Security Threat Devices Performance Impacting Devices Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 57 CleanAir Architecture Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 58 Why is silicon important? 该定制化解决方案以 Cisco 频谱分析引擎 (SAgE) 硬件核心开始，该核心已直接 集成到新 Cisco Aironet® 3500 系列无线接入点的 Wi-Fi 芯片集中。SAgE 核心 处理是一项极为计算密集型的操作，如执行高分辨率快速傅立叶变换 (FFT) 和脉 冲检测操作。（脉冲是频率和时间中的射频能量的突发）基本来说，SAgE 核心处 理基本级别的频谱分析操作，这些操作是极为处理密集型的 完成 SAgE 处理后，有意义脉冲的无线电样本会传送到软件级别，以进行详细的 指纹分析。在主无线电 CPU 上执行此处理会对 Wi-Fi 性能产生不利的影响。为 消除这种影响，思科硬件解决方案包括一个自定义处理核心，称为 DSP 向量加速 器 (DAvE)，它直接集成到无线接入点的 Wi-Fi 芯片集中。DAvE 核心能够执行密 集型信号处理操作，这叫做“Davelet”（如过滤、多项消除、旋转、同步字检测 和调制检测），而不会增加主 CPU 的负担。DAvE 处理 CPU 密集型信号处理操作 ，分担主 CPU 的负担。 最后的处理级别发生在软件模块中，该模块在主 CPU 上运行，称为“Sensord” 。请注意，由于 SAgE 和 DAvE 硬件块完成了繁重的工作，因此 CPU 开销现在已 非常低。Sensord 软件查看干扰突发的时间和频率，以及已发现的突发属性，如 调制类型和已识别同步字等。然后，这种高级别信息被用来执行设备之间的最终 识别和分隔。这个最终分类步骤提供强大的 SI 功能：告诉您干扰的具体来源、 位置以及如何进行缓 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 59 Why is silicon important? 并行检测.CleanAir解决方案能够每个radio 同时汇报10 个干扰设备 检测时间.CleanAir解决方案是设计来在30秒内分类设备, 而且通常能够在小于5秒内完成分类 避免错误检测 区别于竞争对手 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 60 技术独特性与创新 思科 专业芯片设计 高分辨率的信息 系统集成 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 获益 丰富的射频数据采集，监 控同时线速转发数据。超 过20种干扰源，同时能 识别10个干扰源。 专业频谱分析，高频谱分 析精度、30秒以内快速准 确识别并定位干扰源并评 估影响的严重性。 无线网络自愈和自动优 化，定位，历史信息收 集，射频取证和报表生 成 Cisco Public 其它厂商 采用传输数据的 Wi-Fi 芯 片，工作在监视模式并无 法接入无线用户。 频谱分析精度差， 干扰识别种类少， 识别不准确，经常 测不到 无线网络无法自动恢复 61 思科 CleanAir 组件及部署 Cisco Aironet 3500 Series and Wireless LAN Controller Cisco Wireless Control System (WCS) Mobility Services Engine (MSE) 多干扰检测和分类 AQ趋势及策略执行 干扰位置跟踪和影响区域 射频故障排除和自动干扰消 除 可见性的无线网络性能和安全 定位DOS攻击和隐藏非法设备 系统级干扰数据相关性及合 并 AP检测的Air Quality 未知设备出现时的监控和告警 Air Quality 告警门限 历史报告和趋势使得可以主 动管理干扰 SNMP Interference Traps 3rd Party MIB Spectrum Expert Connect Mode Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 62 Local 模式AP CleanAir 部署 – LMAP 及检测 CH.6 CH.1 CH.11 AP-1 CH.11 CH.6 AP-1 BlueTooth Analog Video Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public CH.1 = Frequency Hopping = Narrow Band 63 监测模式AP CleanAir 部署–MMAP 及检测 CH.1-11 不广播邻居消息 CH.1-11 No Mitigation features 依赖X-Y 定位来实现融合 – 必 须配合MSE 不断扫描所有频道 CH.1-11 AP-1 可同时支持CleanAir和aWIPs Overlay – 1 MMAP to 4-5 LMAP AP’s = Frequency Hopping = Narrow Band Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 64 MMAP 和LMAP CleanAir AP 混合部署模式 及检测 最佳组合 MMAP 可以听见邻居消息并用于PMAC融合,这将增加融 合的精准度 额外的扫描能力确保完整覆盖,而不仅仅是扫描工作频段 定位能力将得以大大提高---特别是在5G Hz Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 65 CleanAir 部署建议 客户网络现状: 客户网络现状: 已经部署了 1140, 1250 802.11n 网络 部署了其他厂商的 802.11n无线 网络 新升级到 802.11n的网络 新部署802.11n区域Networks 被non-WiFi 干扰严重的区域 部署建议: 部署建议: 全面采用local mode模式 部署3500 分散部署监控模式的3500 (1 monitor AP for 5 data APs) Self Healing Troubleshooting Self Healing Location Troubleshooting o 由于Local 模式Ap 仅监控工 作信道,所以不建议分散部署 Local 模式的3500 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public Location o 自愈功能需要CleanAir 特 性AP 66 CleanAir 部署建议 普遍部署 全面部署 3500 (local mode) 叠加部署 全面部署 1140, 1250, 1260 (local mode or non-Cisco) 全面部署1140, 1250, 1260 (local mode or non-Cisco) 叠加部署 3500 (monitor mode 5:1 ratio) 叠加部署3500 (local mode 5:1 ratio) Self Healing Self Healing Self Healing Troubleshooting Troubleshooting Troubleshooting Location Location Location o 自愈功能需要CleanAir 特性 AP(local mode) 适用场景: 适用场景: 新升级到 802.11n的网络 新部署802.11n区域Networks 被non-WiFi 干扰严重的区域 已经部署了 1140, 1250 802.11n网络 部署了其他厂商的 802.11n无 线网络 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public o 自愈功能需要CleanAir 特性 AP(local mode) 由于Local模式3500只扫描自 身工作频段,所以在频谱及定 位上有很大局限性 不建议！！ Cisco Confidential – NDA Only 67 Location Network Air Quality Radio Troubleshooting Interference Mitigation Cisco CleanAir Features by Device Presentation_ID 3500 WLC Air Quality for a single AP on WLC UI and CLI interfaces X AQ Threshold trap (per radio) from WLC X Device-Type trap (per radio) from WLC X Rapid Update mode with current AQ charts & interferers for radio X Spectrum Expert connect mode X Spectrum MIB on WLC, open to 3rd Parties X Event Driven RRM, Persistent Device Avoidance X WCS MSE WCS CleanAir Dashboard showing APs with worst AQ X AQ history tracking and reports X AQ Heatmap & aggregated AQ (per floor) on WCS floor map X Top N devices for AP shown as hover option on WCS floor map X CleanAir-enabled WCS RRM Dashboard X CleanAir-enabled WCS Security Dashboard and reports X CleanAir-enabled WCS Client Troubleshooting Tool X WCS CleanAir Dashboard with Top N devices with severity X Merging interference devices across APs X Interference device history tracking with reports X Location of interferers including zone of impact X © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 68 无线网络部署案例 Presentation_ID © 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential 69 抓住销售机会 在行业市场中的用例 教育 – 采用自优化的无线网络维护视频应用的性能，改善教室的无线网络覆盖 ，减少维护成本 常见干扰源: 微波炉, 科研设备, 无线游戏机控制器, 非法无线摄像机和接入点 零售 –维护稳定的资产追踪/条码扫描业务，改善生产力，销售和客户的 忠诚度 常见干扰源: 临近商店无线网络, 电子设备, 无绳电话,无线视频监控摄像机 和非法接入点 医疗 – 维护关键业务，对射频干扰提供可视性，执行策略防止其对语音和数据 通信的影响 常见干扰源: 医疗设备, 微波炉和加热设备, 蓝牙设备和无绳电话 制造 – 维护生产，查找消除射频干扰 常见干扰源: 调频设备,等离子弧焊接机, 无线视频监控摄像机, 无绳电话 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 70 CleanAir 技术: 成功案例 办公室 问题 诊断 解决方案 12 个月持续问题， “设备损坏”, “最后一次机会修复” 4 个隐藏的摄像机被安全部 门部署在钟表和雕像后面， 占用了信道6和11，IT部门 没有察觉 采用思科CleanAir技术找到 产生问题的无线摄像机并移 除 随机间歇性丢失连接， IT人员无法解决， 无线接入点工作正常 无线扩音器在通话时发射无线 无线扩音器占用信道11，通 信号，安装在墙上的触摸屏控 过CleanAir技术该信道被系 制面板 统自动避免使用 园区 无线互联网传输 间歇性中断 射频阻塞干扰器， 发现并移除 射频阻塞干扰器被轻松发现 ，无线接入点在5-30 秒内改 变信道避免干扰 户外 漫游时连接丢失， 语音质量低劣 实验室使用了802.11跳频设 备，护士站使用无绳电话， 微波炉 空气介质质量指数评估微波炉 和无绳电话对无线网络的整体 影响 医院 VoIP 应用 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 71 用户: 医疗行业 现场情况 • 无线病患监测系统反复的从无线 网络掉线 • IT人员开始规划修改和补充其 WLAN基础设施 解决方案和结果 • 安装在监测车上的蓝牙读写器为 罪魁祸首 • 无线监测车制造商重新改写蓝牙 装置，将输出功率降低 • IT人员无需修改其WLAN就解决 了问题 Presentation_ID © 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential 超大型医疗保健组织 • 经历痛苦的WLAN掉线、丢 包和长延迟 72 用户：教育行业 现场情况 • 大学发现在比赛中体育场的新 闻记者席的无线连接重复不断 的中断 解决方案和结果 • 裁判所使用的无绳耳机是新闻 记者席连接丢失的主要原因 • 在这个82000个座位的体育场 内还发现了许多 802.11 跳频设 备 Presentation_ID © 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential 大学足球场 • 在体育场的关键区域经历不一 致的链路中断 73 用户: 零售业 现场情况 • IT人员利用传统的频谱分析仪多 次查找问题 • 但是他们无法在出事地点找出任 何问题 解决方案和结果 • 发现在每家商店都有两个跳频 802.11接入点 • 这些跳频802.11接入点先前是 在2000年时进行无线VoIP测试 用的 • 一旦这些接入点被清除，所有商 店的POS系统工作完全正常 Presentation_ID © 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential 大规模零售连锁企业 • 数家商店的无线POS系统遇 到问题 74 用户: 制造业 现场情况 • 问题装置的无线电持续以100 ％ 占空比发送，使得整个工具库的 无线网络不可用 解决方案和结果 • 发现和检测到罪魁祸首是手持设 备 • 在进行了一次完整的建筑物内的 检查后，这些手持设备被发现 • 将手持设备返回到制造厂商，最 后确认这些手持设备没有正常运 作 Presentation_ID © 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential 航空航天制造 • 工具库一些区域的无线网络 无法使用 75 Presentation_ID © 2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 76