Stabilus bevielis „Wi-Fi“ ryšys įmonės teritorijoje: kaip išsprendėme problemas ir ištestavome „Wi-Fi“ rouming VoIP priemonėmis

Aš, kaip atsakingas už techniką, turiu „Wi-Fi“ telefoną – tai gali buti tiek specialus „VoIP“ telefonas, tiek  „Android“  ar „iOS“ telefonas su instaliuota „VoIP“ programėle. Sandėlio darbuotojai dirba su bevieliais skaneriais kurie palaiko ryšį su serveriu per „Wi-Fi“. Prieš tai ofise turėjome kelis „Wi-Fi“ ryšio maršrutizatorius – juos naudojome ofiso, o taip pat sandėlio reikmėms.

Greitai išryškėjo problema - kai tik pradedi vaikščioti su „Wi-Fi“ telefonu, pokalbio kokybė pasidarydavo netenkinama arba pokalbis visai nutrūkdavo. O „Skype“ ryšys dar nepastovesnis, nei kad per „VoIP“ telefonus. Tai nepatiko vadybininkams ir vadovybei. Prasidėjo nepasitenkinimas „Wi-Fi“ ryšiu. Bandymas padidinti maršrutizatorių skaičių problemos neišsprendė.

Pradėjus domėtis paaiškėjo, kad tokia problema jau seniai išspręsta. Yra „Wi-Fi“ stotelės, kurios gali pervesti klientą iš vienos stotelės į kitą be ryšio trūkių „VoIP“ skambučio metu. Tai vadinasi „Wi-Fi“ roumingu. Ryšio palaikymas judant skambučio metu yra labai svarbus, nes skambučio metu, skirtingai nei žiūrint video iš „Youtube“, neįmanoma buferizuoti duomenų.

Tuo galima nesunkiai įsitikinti skambinant per „Skype“, „WhatsApp“, „Line“ ar kitas programėles - visi duomenys perduodami realiu laiku.

Yra daug techninės įrangos, kuri turi „Wi-Fi“ roumingo funkciją. Tačiau daug kas priklauso nuo leistino biudžeto ir taip pat roumingo tipo. Šia tema ganėtinai daug yra prirašyta internete, tačiau daugelis sprendimų reikalauja kontrolerio ir kai kurie gamintojai dar prašo įsigyti papildomų licenzijų. Visa tai labai pakelia kainą. Todėl kai siūliau sprendimą vadovybei (tai buvo brendas iš raidės R), vadovui akys išsipūtė ir tuo viskas buvo pasakyta.

Taigi, pasidarė labai įdomu, ar galima surasti ir pasistatyti tokią roumingo sistemą, kuri kainuotų normalius pinigus ir būtų be brangių kontrolerių. Pasirodo galima.

Aišku ganėtinai daug teko paieškoti, bet paaiškėjo kad reikia „Wi-Fi“ stotelių, kurios palaiko protokolus 802.11r ir 802.11k. Šie protokolai leidžia „Wi-Fi“ stotelėms greitai, galima sakyti nepastebimai, perjunginėti abonementus tarp stoteliu. Kaip jau minėjau, yra ne vienas gamintojas, kuris siūlo šių protokolų palaikymą, bet dažniausiai ne pagal kišenę arba reikalingas brangus kontroleris.

Visai atsitiktinai su žmona vasaros metu buvome Kazanėje, Ibis viešbutyje. Ten pastebėjau, kad sustatytos „Edimax Wi-Fi“ stotelės. Paieškojus internete ir pasidomėjus, paaiškėjo, kad „Edimax“ taip pat palaiko protokolus 802.11r ir 802.11k, o sistemai sukonfigūruoti nereikalauja kontrolerio. Viena iš „Wi-Fi“ stotelių gali atlikti kontrolerio vaidmenį, tuo pačiu teikdama „Wi-Fi“ ryšį. Kaip dabar populiaru sakyti – tikras daugiafunkcinis įrenginys.

Gamintojo puslapyje buvo paveiksliukas, rodanti kaip „Edimax“ roumingas veikia nepastebint abonementui. Verta pastebėti, jog ir pats „ Edimax“ kontroleris šiaip nėra brangus, bet mūsų ofisui nebuvo būtinas, nes pas mus „Wi-Fi“ stotelių yra nedaug.

Pas mus ofisas panašaus tipo, kaip parodyta paveikslėlyje - 2 aukštų su laiptine. Peržiūrėjau specifikacijas, kainos taip pat nesikandžiojo, todėl ir nutarėm pabandyti.

Iš pradžių nusipirkom 2 vnt, vieną kabinama ant lubų, ir vieną ant sienos. Prieš tai su „Edimax“ brandu neteko susitikti. Tačiau gamintojas siūlė 3 metu garantiją (Europoje siūloma garantija neapribota laiko), o tai kur kas daugiau nei kad konkurentų.

Taigi, nusipirkom, pabandėm, ir pasirodo viskas veikia.

Iš pradžių šiek tiek teorijos - trumpai apie protokolus 802.11r ir 802.11k (kopijuota iš interneto):

802.11k – dalinasi informacija su abonementu apie „Wi-Fi“ stoteles geriausiam signalui ir ryšio greičiui palaikyti. Šiuo protokolu kliento įrenginys (telefonas, planšetė, kompiuteris) gauna informaciją apie šalia esančias „Wi-Fi“ stoteles, jų apkrovą ir laisvus radijo kanalus. Abonemento įrenginys žino prie kurios „Wi-Fi“ stotelės jam geriausia prisijungti. Šis protokolas labai naudingas ten, kur didelis klientų susitelkimas vienoje vietoje. Klientas prisijungs ne prie tos stotelės, kuri arčiausiai (tipinė „Wi-Fi“ problema, kai jungiamasi prie stotelės su geriausiu signalu, net jeigu ji perkrauta), bet prie tos, kuri klientui suteiks daugiausiai greičio.

802.11r – naudoja technologiją „Fast Basic Service Set Transition“, kuri leidžia atmintyje išsaugoti  šifravimo raktus sistemoje esančioms „Wi-Fi“ stotelėms. Tokiu būdu, klientui judant nuo vienos stotelės prie kitos, nereikia atlikti pilnos autentikacijos su nauja „Wi-Fi“ stotele - užtenka tik 4 trumpų komandų tarp abonemento ir stotelės. Tai leidžia prisijungimo tarpsnį sumažinti iki mažiau nei 50 milisekundžių.

Šie protokolai yra ganėtinai populiarūs, tačiau ne visi abonentiniai įrenginiai palaiko šiuos protokolus. Tą patį galima pasakyti ir apie „Wi-Fi“ stoteles – dažniausiai tik pasaulinio lygio gamintojai kaip kad „Cisco“, „Ruckus“, „Edimax“ savo „Wi-Fi“ stotelėse aktyvuoja protokolus 802.11r ir 802.11k. Iš abonementinių įrenginių, galima paminėti, kad visi „Apple“ „Wi-Fi“ įrenginiai („iPhone“, „iPad“) pilnai palaiko 802.11r ir 802.11k protokolus nuo 2011 metų. Daugelis „Android“ telefonų, planšetų taip pat palaiko šiuos protokolus.

Bet užteks teorijos ir grįžtame prie praktikos. Kaip jau minėjau, mes pradžioje pabandėme dvi „Edimax“ „Wi-Fi“ stoteles. Kadangi įsitikinome, kad viskas veikia be jokių techninių strigimų, todėl visame ofise sumontavome „Edimax“ stoteles. Rinkomės modelius pagal padengimo plotą, aptarnaujamų abonementų skaičių ir kainą. Pvz., sandėlyje kur abonementų tik keletas, bet reikia padengti didesnį plotą, pastatėme WAP stoteles, kadangi jos turi išorines antenas. Žinoma, visos stoteles palaiko 802.11ac standartą, kadangi tai žymiai greitesni „Wi-Fi“ ir be to, 5 GHz diapazonas yra platesnis.

Pasirinkome šiuos modelius: „WAP1200“, „CAP1200“, „CAP1750“, „WAP1750“. Mūsų atveju „WAP1750“ taip pat veikė kontrolerio režimu. Tai labai gerai, kadangi nereikia atskiro kompiuterio su instaliuota programine įranga. Šiaip „Edimax“ visada buvo žinomas kaip tinklo įrangos gamintojas namams, bet paskutiniu metu siūlo verslo klasės įrangą.

Kaip sumontavome:

Montavome ofise

Po montavimo ofiso planą įkėlėme į „Edimax“ NMS programą, kad vizualiai būtų matomas ofiso padengimas „Wi-Fi“ ryšiu. Ši funkcija vadinama „e-Map“. NMS programa instaliuota kiekvienoje „Wi-Fi“ stotelėje, todėl prisijungus prie „Wi-Fi“ stotelės tai galima padaryti labai lengvai. Taip pat kiekviena iš „Wi-Fi“ stotelių gali veikti kontrolerio režimu.

Apačioje paveikslėlis, kaip atrodo mūsų „e-Map‘as“.

Mūsų ofise du aukštai ir testams aš vieną „Wi-Fi“ stotelę sumontavau susirinkimų kambaryje, pirmame aukšte (plane parodyta kairėje pusėje), kitos trys „Wi-Fi“ stotelės buvo sumontuotas antrame aukšte palei koridorių.

Noriu pridurti, kad „Wi-Fi“ signalas visur turi būti pakankamai stiprus – juk vis dėl to mes norime įrengti vientisą „Wi-Fi“ sistema su roumingu. Viršuje esančiame plane parodyta tik pusė atliktų darbų. Po to dar sumontavau 3 „Wi-Fi“ stoteles, kad būtų pilnas ofiso padengimas. Iš viso – 7.

Visos „Wi-Fi“ stotelės gigabitinės su „PoE“, todėl dar teko nusipirkti papildomai komutatorių su „PoE“ išėjimais. Šiuo metu ofise stovintis „PoE“ komutatorius pajungtas „VoIP“ telefonams aptarnauti. Taigi, visas ofisas pilnai padengtas „Wi-Fi“.

Apie „Wi-Fi“ stotelių signalo padengimo diagramas galima paminėti, kad „Wi-Fi“ stotelės, pritaikytos montuoti ant lubų, spinduliuoja „Wi-Fi“ signalą 190 laipsnių kampu. Tuo tarpu WAP modeliai (su išorinėmis antenomis) spinduliuoja 360 laipsnių kampu.

Aš sumontavau WAP modelius ten kur „Wi-Fi“ signalui daugiau trikdžių, pvz., storos sienos. WAP antenas galima pakeisti į galingesnes. Antenos jungiasi standartine jungtimi „RP-SMA“. Dar vienas privalumas, WAP modeliai turi „PoE-out“ jungtį. Tai gali praversti ateityje, plečiant sistemą. Su „PoE-out“ jungtimi galima prijungti papildomą „Wi-Fi“ stotelę arba kitą įrenginį.

Taigi, sumontavus visas „Wi-Fi“ stoteles, pereiname prie programinės įrangos nustatymų. Visų pirma „WAP1750“ stotelę perjungiame į kontrolerio režimą. Stotelė veikia taip pat ir „Wi-Fi“ režimu bei teikia „Wi-Fi“ ryšį. Tuomet pajungiame likusias „Wi-Fi“ stoteles, jos automatiškai susiranda ir prisijungia prie kontrolerio. NMS („Network Management Suite“) programos lange tai atrodo taip:

Viskas veikia, internetas ofise veikia, tai viskas OK. Dabar ir pradėsime testus.

Pirmasis testas

Pradedame testavimą tinklo apkrovos (dabar ir matysime kaip gerai veikis tinklas). Šiam testavimui mes „Wi-Fi“ tinklą apkrauname video srautu - video parsisiunčiame iš „Youtube“ ir transliuojame į tinklą. Žinoma, būtų galima tiesiogiai pasijungti prie „Youtube“, bet tuomet mūsų greitis atitiktų interneto kanalo greitį ir tai nebūtų realaus „Wi-Fi“ tinklo greičių eksperimentas.

Dabar svarbiausias momentas. Paimu planšetę, prisijungiu prie video per „Wi-Fi“ ir vaikštau po ofisą. Vaikštau iš vieno kambario į kitą, koridorium ateinu iki laiptinės, nusileidžiu į pirmą aukštą, pereinu visą pirmą aukštą, pakylu laiptais į antrą aukštą. Visas mano pasivaikščiojimas užėmė keletą minučių. Video mano pasivaikščiojimo galite pamatyti čia:

Sekantis video nufilmuotas visas procesas kaip aš ruošiausi transliacijai.

Deja, video nesigavo vaidybinių filmų kokybės, prašau dėl to manęs nekaltinti, kadangi esmė buvo gauti nenutrūkstamą video su pakankamai gera kokybe. Apačioje keletas stop kadrų iš video transliacijos.

Kamera buvo nustatyta tokiu kampu, kad būtu galima planšetės ekrane matyti patį video ir taip pat ofiso kraštelį, kad įsivaizduoti kaip aš vaikštau po ofisą. Dar kartą žiūrėdami video pamatysite kad video kokybė labai gera, nėra jokių trūkių ar vaizdo kokybės sumažėjimo. Vaizdo įrašas planšetės ekrane sklandus, vientisas ir aukštos kokybės. Vaizdo įrašas gana didelės apimties, tai reikalauja greito ir talpaus „Wi-Fi“ kanalo. „Edimax“ patvirtino savo įrenginių specifikacijas ir mes turime labai aukštos kokybės „Wi-Fi“ ryšį .

Tuo galbūt mūsų testai ir būtų pasibaigę, jeigu ne abejonių turintys kolegos. Buvo išsakyta nuomonė, kad video galėjo buferizuotis - ta prasme, kad video parsisiunčia keletą sekundžių į priekį ir to pakanka, kad video nenutrūktų kai vyksta persijungimas iš vienos „Wi-Fi“ stotelės į kitą.

Antrasis testas

Kadangi kolegos tikrai pakankamai argumentuotai išreiškė savo nuomonę, todėl aš padariau dar vieną testą naudojant „VoIP“ pranešimų srautą. Taigi, aš naudojau tą patį „Wi-Fi“ tinklą, jokių pakeitimų nustatymuose nedariau. Sukūriau tik naują SSID, kad kolegoms netrukdyčiau su savo testais, kadangi taip pat testuoju RADIUS serverį, kurį vėliau pajungsiu ant visų SSID. Naudojome „VoIP“ pranešimų srautą, kuris negali buferizuotis. Taigi, su malonumu dalinamės testų rezultatais.

Pasiruošimas testams:

1. Serveryje užkrovėme serverinę „iPerf3“ dalį, naudojome prievadą 9090.
2. Ant „iPad‘o“, kuris prisijungia per „Wi-Fi“, instaliuojame ir paleidžiame klientinę dalį. Paketų dydį nustatome 200 baitų ir trys srautai, taigi 200x3 baitų per TCP. (Kaip žinote, TCP labai jautrus paketų praradimams).

Duomenų srautą „iPad‘as“ siunčia į serverį, tuo pačiu matuoja duomenų perdavimo greitį ir laiką. Apkrovą galima prilyginti piko metui, kai tuo pačiu metu kalba 7-10 žmonių. Taigi, emuliuojame „VoIP“ duomenų perdavimą.

Testuojame lokaliame tinkle, kad nebūtų priklausomybės nuo interneto kanalo greičio. Jeigu kas nežino, galite susipažinti kaip dirba „iPerf3“ - apie tai daug parašyta internete ir žinoma „Wikipedijoje“. Labai svarbus momentas tame, kad „iPerf3“ nebuferizuoja duomenų srauto. Taip aš paneigiu ir įtikinu abejojančius dėl roumingo ir vientiso „Wi-Fi“ tinklo. Taigi, visas duomenų srautas yra gyvas, jokie duomenys nebuferizuojami ir nesirašomi į podėlį („kešą“).

Kaip visada, eksperimento patvirtinimui mes viską įrašome į video.

Žurnalo („log“) failus tekstine išraiška galite peržiūrėti čia. https://paste.ubuntu.com/23485989/

Ir štai dar vienas video.

Antrame video matote paprasčiausią „ping“ procedūrą. Čia galima stabėti kiek laiko prireikė gauti atsakymą iš serverio ir kiek duomenų paketų buvo prarasta roumingo metu pereinant iš vienos „Wi-Fi“ stotelės prie kitos. Taip pat galima stebėti kaip greitai įvyko persijungimas.

Duomenų analizė

Pagal žurnalo įrašus galima analizuoti statistiką – duomenų perdavimu greitį ir prarastus paketus. Iš pradžių „iPad“ gulėjo ant stalo ir buvo prisijungęs prie pirmos „Wi-Fi“ stotelės. Net ir šiuo momentu galime stebėti duomenų paketų praradimus. Tai galima paaiškinti tinklo apkrova ir taip pat „iPad‘o“ apkrova, nes tuo pačiu metu „iPad‘as“ siuntė ekrano vaizdą į serverį eksperimento įrašui padaryti.

Kai pradėjome eiti koridoriumi ir laiptais žemyn, pamatėme, kad greitis sumažėjo. Tačiau duomenų perdavimų maršrutas nesikeitė ir sujungimas nenutrūko. Kaip tik einant laiptais įvyko roumingas iš vienos „Wi-Fi“ stotelės prie kitos. „iPad‘as“ persijungė nuo pirmos „Wi-Fi“ stotelės prie antros. Tuo momentu buvo galima stabėti duomenų greičio kritimą iki 6,82Mbit/s, tačiau tai labai trumpai ir duomenų greitis iškart atsistato. Duomenų paketų netektis išaugo iki 4 paketų nuo 108, tai apie 3,7%. Tai labai geri rezultatai.

Taip pat galima pastebėti, kad vaizdas ant „iPad“ šiek tiek strigo. Tai nulėmė „iPerf3“ aplikacija ant „iPad“. Žurnalo įrašai iš serverio patvirtina, kad pati programa „iPerf3“ atliko savo funkcijas, bet galbūt „iPad‘as“ buvo per stipriai apkrautas. Taigi, testas nesigavo toks sklandus kaip tikėjomės, tačiau „iPad‘as“ nėra pats naujausias, tai matyt šiek tiek trūksta RAM atminties. Einant atgal ir kylant laiptais į viršų persijungimas buvo sklandesnis. Greitis sumažėjo tik iki 24Mbit/s.

„Ping“ testas parodo kaip greitai buvo gautas atsakymas iš serverio. Šiuo testu galima dalinai matuoti persijungimo tarp „Wi-Fi“ stotelių greitį. Pirmo persijungimo metu, teko laukti 81ms. Vertinant serverio atsakymo greitį, galima teigti, kad persijungimui užteko mažiau nei 80 milisekundžių. Einant atgal ir kylant laiptais į viršų, persijungimas buvo sklandesnis, užtruko tik 15 ms. „VoIP“ duomenų perdavimui ir taip pat bet kokiems duomenims ir programoms tai nesudaro jokių problemų. Galime tvirtinti, kad „VoIP“ nenutrūks persijungimo (roumingo) metu.

Taip pat „ping‘ų“ analizė rodo, kad vyksta roumingas, o ne persijungimas: „BSSID Roam Infor : Roaming time“

Reziumė:

Duomenų perdavimo maršrutas nenutrūksta - tai labai svarbu nenutrūkstamo ryšio palaikymui. Jeigu „Wi-Fi“būtu be roumingo, su tradiciniu persijungimu nuo vienos stotelės prie kitos, testų metu iškart ryšys nutrūktų. Po to reiktų laukti prisijungimo prie kitos „Wi-Fi“stotelės ir naujo duomenų perdavimo maršruto. „Edimax PRO“ „Wi-Fi“stotelių testo metu maršrutas nenutrūksta ir po persijungimo duomenų perdavimo greitis pasiekia piką. Štai taip veikia roumingas mūsų ofise ir tikrai mes esame patenkinti „Edimax“ įranga.