Wi-Fi 6E. Частина 2: «Щось нове». Методи виявлення точок доступу Wi-Fi в діапазоні 6 ГГц

За матеріалами Ель Дамдей (Al Dumdei), blogs.cisco.com

У частині 1 («Щось старе») ми розглянули основні зміни фізичного рівня, що були забезпечені в 1-й хвилі стандарту 801.11ax, а також проаналізували, як ці зміни здатні вплинути на продуктивність і завдяки чому OFDMA дозволяє оптимально використовувати спектр 6 ГГц. У другій частині ми досліджуємо «що з’явилося нового»: проблеми виявлення у діапазоні 6 ГГц, нові методи, що використовуються для вирішення цієї проблеми, також розкажемо, як ці методи відкривають нові можливості для різних сценаріїв використання діапазону 6 ГГц.

Хто там є?

У попередніх поколіннях клієнти Wi-Fi сканували канали та надсилали незатребувані тестові запити для виявлення точок бездротового доступу (Access Point, AP, ТБД). Сканування каналів може бути тривалим процесом, оскільки маячки транслюються лише кожні 102400 мкс, тому клієнт має чекати досить довго, щоб виявити маячок. На частоті 6 ГГц це 102400 мкс x 59 каналів (оскільки в новому спектрі 6 ГГц для США нараховується 59 каналів по 20 МГц), що становить понад 6 секунд. Для клієнта така втрата часу означає розрив у комунікаціях, що призводить до неприйнятних затримок в процесі передавання голосу та втрати можливості передавання сотень мегабайт даних кожного разу, коли клієнт сканує канали. Крім того, попередній процес полягав у надсиланні небажаних пробних запитів (wildcard requests), щоб побачити, як відповість точка доступу. Тепер пам'ятайте, що це все є середовище, засноване на конкуренції, тому такі пробні запити та відповіді на кожному каналі для кожного клієнта створюють значну інтерференцію та принаймні неефективне використання спектру.

Протягом багатьох років IEEE запроваджував заходи для вирішення цих проблем роумінгу. 802.11k було введено, щоб надати клієнтам список сусідніх точок доступу (AP), 802.11v — для надання рекомендованої точки-кандидата, а 802.11r — для зменшення часу роумінгу для клієнтів 802.1x. Не всі клієнти та інфраструктура підтримують ці заходи, тому вони допомогли, але не усунули потребу відсилання клієнтами непохідних запитів-проб.

Хоча ці оновлення IEEE все ще доступні для 6 ГГц, стратегія виявлення точки доступу принципово змінюється. Почнемо з того, що небажані пробні запити більше не дозволені (за одним обмеженим винятком, який ми обговоримо нижче).

Три нові методи покращення виявлення ТБД

Оскільки ми вже встановили, що сканування каналів на частоті 6 ГГц заборонено, у Wi-Fi 6E представлено три нові методи пошуку точок-кандидатів.

Основний метод (і той, на який клієнти зазвичай реагують найкраще) називається Reduced Neighbor Report (RNR), тобто «Скорочений звіт про сусідів». Оскільки більшість клієнтів (якщо не всі) матимуть доступ до застарілих смуг діапазону, існує інформаційний елемент (IE), вбудований у застарілі смуги радіо-маячків, у якому перераховані 6-гігагерцові SSID (Service set identifier, ідентифікатор бездротової мережі), що доступні в обслуговуючій точці доступу. Клієнт спочатку сканує канали 5 ГГц або 2,4 ГГц і шукає цей елемент RNR. Звіт RNR містить інформацію про канал 6 ГГц, SSID, BSSID, трохи інформації про точку доступу та дозволені рівні потужності (спектральна щільність потужності). Це фактично робить канали 2,4 ГГц і 5 ГГц керуючими для каналів 6 ГГц. Потім клієнти можуть надіслати цілеспрямований запит на зондування тим каналам, які занесені в RNR, щоб визначити, до якої точки доступу 6 ГГц приєднатися. Важливо зазначити, що до RNR може бути включено декілька SSID 6 ГГц, і вони не обов’язково збігаються зі старими SSID.

Інформація, що міститься в RNR, дуже схожа на відомості, подані в раніше наведеному кадрі дії 802.11v. RNR, що наведений нижче, отриманий від маячка 5 ГГц і сповіщає про два SSID на каналі номер 5 з діапазону 6 ГГц. Звіт про дії застарілого стандарту 802.11v, наведений нижче, містить інформацію, подібну до RNR, але принципова відмінність двояка:

• це кадр дії, який не є частиною маячка, як RNR. Це транзакція типу запит-відповідь. RNR транслюється в традиційних радіо-маячках;
• інформація в кадрі дії 802.11v містить інформацію про інші точки доступу в тому ж діапазоні частот. RNR перераховує лише SSID, що транслюються в діапазоні 6 ГГц (інший діапазон частот) як ця сама точка доступу.

Мал. 1. RNR на маячку 5 ГГц


Мал. 2. 802.11v Кадр дії


Що робити, якщо точка доступу працює лише на частоті 6 ГГц? Це малоймовірна ситуація, але все ж потенційно можлива. По-перше, сканування можна скоротити, обмеживши кількість каналів для нього. Це називається Preferred Scanning Channels (PSC), тобто «Пріоритетні канали сканування». PSC є основними (як субканали 20 МГц) у каналах 80 МГц. Такий підхід працює добре, оскільки 80 МГц часто буде кращою смугою пропускання для роботи з причин, які раніше обговорювалися в частині 1. Однак, якщо канали з меншою пропускною здатністю використовуються без RNR або додаткової підтримки наведених нижче методів, клієнт може легко пропустити цей канал, що слід враховувати при використанні PSC з вужчими каналами.

Мал. 3. Бажані канали сканування (червоний)


Є два несумісні методи для подальшого покращення виявлення точки доступу, у яких точка доступу транслюватиме повідомлення додатково 4 рази між маячками, чи приблизно кожні 20 мс (можна налаштувати від 5 мс до 25 мс).

Перший метод називається Fast Initial Link Setup (FILS), що значить «Швидке початкове налаштування зв'язку» і базується на попередньому стандарті 802.11ai. Це дуже легке й коротке повідомлення (десь близько 100 байт у порівнянні з маячком, що має 500+ байт).

Другий метод називається Broadcast Probe Response («Відповідь на широкосмугове зондування») або Unsolicited Probe Response (UPR). Як і FILS, це повідомлення транслюватиметься з вищою швидкістю, ніж маячок. Однак UPR транслює все у відповіді зонду, тому, хоча він і надає клієнту більше інформації, та все ж трохи «важчий» за обсягом даних, що передаються повторно.

Командна робота робить мрію про відкриття успішною

Отже, як ці чотири методи працюють разом? Насамперед, якщо на точці доступу передаються SSID застарілого діапазону, то очікується, що RNR виконає роботу з виявлення каналу 6 ГГц, і тоді ніяких інших методів не потрібно. У випадку, коли на точці доступу транслюється лише 6 ГГц, найбільш ймовірним сценарієм буде використання PSC з FILS або UPR. Зверніть увагу, що UPR і FILS є ексклюзивними параметрами: ви можете використовувати або один, або інший. Попереднє тестування клієнтських пристроїв знайшло деякі проблеми з автономними точками доступу 6 ГГц, які не виявлялися лише за допомогою PSC. Для того, щоб допомогти клієнту виявити таку точку доступу, потрібно ввімкнути FILS (або UPR). Це може змінитися з часом, але для ранніх реалізацій хорошим варіантом є розгортання 6 ГГц лише з каналами 80 МГц і ввімкненим PSC. Це дозволяє основному каналу відповідати каналам PSC. Крім того, увімкнення FILS може надати додаткову допомогу для виявлення точок з мінімальним впливом на продуктивність.

Фахівці Мегатрейд, що є офіційним дистриб’ютором Cisco в Україні, проконсультують щодо розгортання точок доступу за допомогою Wi-Fi 6E. Надішліть запит (soft@megatrade.ua) та отримайте консультацію.

Wi-Fi 6E: щось старе, щось нове, щось позичене й щось блакитне. Частина 1

Не купуйте нову точку доступу… Поки що