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WLAN-Kapazität planen und Performance verbessern
Bei der Planung der WLAN-Kapazität sollten Sie alle Endpunkte berücksichtigen, die Bandbreitennutzung der Anwendungen überwachen und künftiges Wachstum einkalkulieren.
Am Netzwerk-Edge ist man heute zunehmend auf WLAN angewiesen. Dies betrifft fast alle Benutzer, Geräte und Anwendungen. Deshalb müssen Sie als Unternehmen gewährleisten, dass Ihr Wireless-Service zuverlässig und sicher funktioniert sowie optimale Leistung und Effizienz bietet. Mit anderen Worten: Als Fachleute für drahtlose Netzwerke müssen Sie dafür sorgen, dass die Endanwender produktiv arbeiten können und ihre Kommunikationsbedürfnisse immer befriedigt werden.
Angesichts der variablen Eigenschaften von Wireless Networking ist es jedoch oft schwierig, eine qualitativ hochwertige Benutzererfahrung (User Experience, UX) sicherzustellen. Heute muss man vor allem berücksichtigen, dass die Anwendungs-Performance oft von der Netzwerklatenz und nicht von der reinen Geschwindigkeit abhängt.
Die Latenz wird durch die Anzahl der Service Set Identifier, das Vorhandensein von Störquellen und die Zahl der Wireless-Geräte, die den jeweiligen Access Points (AP) nutzen, beeinflusst. Glücklicherweise können Sie zur Kapazitätsplanung einige Maßnahmen ergreifen, mit denen sich die Leistung verbessern lässt.
Anforderungen für die Wireless-Netzwerkkapazität ermitteln
Wie bei jedem Netzwerkdesign ist es unerlässlich, die genauen Anforderungen zu bestimmen. Sehen wir uns einige der Anforderungen an, die es bei der Planung der WLAN-Kapazität zu berücksichtigen gilt.
Zunächst einmal: Welche Geräte müssen unterstützt werden und welche Funktionen besitzen sie? Suchen Sie nach dem schwächsten, aber wichtigsten Gerät (Least Capable, Most Important, LCMI), und stellen Sie sicher, dass dieses Gerät und dessen Anwendungen unterstützt werden. Verschiedene Teile des Netzwerks müssen häufig unterschiedliche Anwendungen und Funktionen unterstützen, etwa Barcode-Scanner in einem Lager, Tablets und Laptops für Videoanrufe in einem Büro oder IoT-Geräte in der Fertigung.
Unter Umständen müssen Sie per Packet Capturing den Netzwerk-Traffic der eingesetzten Anwendungen erfassen, um die aktuellen Kapazitätsanforderungen zu ermitteln. Im Allgemeinen verbrauchen IoT- und Scanner-Anwendungen viel weniger Bandbreite als Video- und Audio-Conferencing, Dokumentenbildverarbeitung und Computer Aided Design (CAD). Da es sich bei WLAN um ein Shared Medium handelt, müssen Sie die Anzahl der Endpunkte mit den Bandbreitenanforderungen der Anwendung multiplizieren, um den Kapazitätsbedarf insgesamt zu berechnen.
Zudem müssen Sie bei den Anforderungen künftiges Wachstum berücksichtigen. Werden neue Anwendungen hinzukommen? Wird sich die Anzahl der Endpunkte ändern? Wird das LCMI-Gerät aufgerüstet? Die Anforderungen müssen die Nutzungsmuster bis zur nächsten Aktualisierung des Wireless-Systems vorwegnehmen.
Was ist WLAN-Kapazität?
Die Wireless-Netzwerkkapazität hängt von drei Faktoren ab: der Anzahl der Clients, der beanspruchten Airtime sowie von der Bandbreitennutzung der WLAN-Kanäle und des Uplinks. Die Anzahl der Clients korreliert mit der benötigten Airtime, aber es ist einfacher, die Clients zu zählen als die Airtime zu messen.
Sind die Anforderungen bekannt, können Sie die für eine gute Anwendungs-Performance erforderliche Planung der WLAN-Kapazität vornehmen. Um Kapazitätsprobleme zu vermeiden, sollte Ihr erster Gedanke sein, genügend Bruttobandbreite für die Gesamtnutzung aller Endpunkte bereitzustellen. Diese Anforderung hängt von den Anwendungsmerkmalen ab, wobei grafik- und videointensive Anwendungen besonders stark zu Buche schlagen. Das ist ein guter Anfang, aber noch nicht alles. Es kommen auch andere Faktoren ins Spiel.
Moderne Access Points können eine Bandbreite von mehr als ein GBit/s unterstützen. Die neuesten Wireless-Standards, wie Wi-Fi 6E, beherrschen sogar höhere Geschwindigkeiten. Möglicherweise müssen Sie kabelgebundene Hochgeschwindigkeits-Uplinks verwenden, um genügend Backhaul-Bandbreite bereitzustellen, damit es an Engpässen nicht zu Kapazitätsproblemen kommt, die zu Paketverlust und einer schlechten User Experience führen.
Als Nächstes müssen Sie sicherstellen, dass das WLAN-System ausreichend Airtime bereitstellt, damit die Endpunkte die verfügbare Bandbreite nutzen können. Die Anzahl der drahtlosen Endpunkte, die von einem einzelnen AP unterstützt werden, ist eine übliche Beschränkung. Sie liegt typischerweise bei circa 30 Endpunkten. Beachten Sie, dass die Airtime mit benachbarten WLANs geteilt wird, die dieselben Kanäle verwenden, was zu einer Verringerung der für Ihr Netzwerk verfügbaren Airtime führt.
Wireless-Netzwerkkapazität versus Wireless-Netzwerkabdeckung
Bei der Kapazität geht es um die Frage Wie viel?, während es bei der Abdeckung um die Frage Wie weit? geht. Die WLAN-Abdeckung zielt darauf ab, an allen Standorten, an denen Endpunkte genutzt werden, ein ausreichendes Funksignal zur Verfügung zu stellen. Die Unterstützung von mobiler Standortbestimmung und Wireless Roaming erfordert eine bessere Abdeckung als bei festen Endpunkten.
Die Abdeckung lässt sich auf verschiedene Weise erreichen. Zunächst kann man die Signalstärke erhöhen. Dies führt jedoch häufig zu Interferenzen mit benachbarten Funkzellen. Ein besserer Ansatz besteht darin, die Signalstärke zu reduzieren und die Anzahl der APs zu erhöhen. Dies bietet den zusätzlichen Vorteil, dass den Endpunkten, die von den einzelnen APs bedient werden, eine größere aggregierte Bandbreite zur Verfügung steht. Abbildung 1 ist ein Beispiel für den Aufbau einer Wi-Fi-5-Zelle (802.11ac auf 5 GHz).
Die Abdeckung großer Areale, zum Beispiel Lagerhallen oder Außenbereiche, lässt sich oft am besten durch die Verwendung von APs mit Richtantennen gewährleisten (siehe Abbildung 2).
Die Reichweite des 2,4-GHz-Wireless-Spektrums ist höher als die der 5-GHz- oder 6-GHz-Kanäle, was den Eindruck erwecken könnte, dass die Abdeckung auf den 2,4-GHz-Kanälen besser ist. Die größeren Zellen und niedrigere Geschwindigkeiten erhöhen jedoch das Risiko von Funkstörungen und führen zu einer geringeren Bandbreite für die einzelnen Endpunkte. WLAN-Experten empfehlen, 5 GHz zu verwenden, wenn das Endgerät dies unterstützt, und 2,4 GHz für Legacy-Geräte zu nutzen.
Kapazität und Abdeckung hängen miteinander zusammen. Mit abnehmender Stärke des Funksignals schrumpft der Abdeckungsbereich der einzelnen APs, so dass sich weniger Endpunkte die Bandbreite und Airtime der einzelnen APs teilen. Dies führt zu mehr Bandbreite für jeden Endpunkt. Dieser Kompromiss ist besonders wichtig, wenn es um das Design eines WLANs für Stadien und große Veranstaltungsräume geht.
Wi-Fi optimal planen und implementieren
Eine erste WLAN Site Survey ist für ein gutes WLAN-Design unerlässlich. Auf diese Weise kann man nahe gelegene Störquellen identifizieren, die Signaldämpfung vorab bestimmen und die ursprünglichen Annahmen überprüfen, wo die APs platziert werden sollen. Während einer Site Survey wird ein AP temporär an geplanten Standorten aufgestellt. Ein Wireless-Spektrumanalysator hilft dabei, die prognostizierte Abdeckung zu verifizieren.
Die Systemimplementierung hat großen Einfluss auf die Leistung des Systems. Das Anbringen von APs an metallischer Gebäudeinfrastruktur, in der Nähe von Lüftungskanälen oder über abgehängten Deckenplatten ist eine schlechte Idee (siehe Abbildung 3). Montieren Sie APs so, dass ihr Ausbreitungsverhalten zum Design passt. APs für die Deckenmontage sollten nicht wie eine Uhr an der Wand befestigt werden. Verwenden Sie dafür das Wandmontagesystem des Herstellers. Richtantennen werden häufig für die Abdeckung von Lagerhallen oder Außenbereichen eingesetzt.
Eine Site Survey nach der Installation empfiehlt sich, um zu überprüfen, ob die Systemanforderungen erfüllt wurden. Sie sollten damit rechnen, dass Sie die Platzierung der APs abschließend noch korrigieren müssen, um zu gewährleisten, dass die Anforderungen hinsichtlich Abdeckung und Kapazität eingehalten werden.
Betrieb des WLANs
Ein WLAN reagiert empfindlich auf Veränderungen in seiner Frequenzumgebung. Ein Mikrowellenherd im Pausenraum könnte beispielsweise das 2,4-GHz-Netzwerk beeinträchtigen. Drahtlose Kameras im Treppenhaus können sich auf das 5-GHz-Spektrum auswirken. Benachbarte Unternehmen ändern unter Umständen ihr WLAN-System so, dass es Ihr Netz stört.
Eine regelmäßige Site Survey ist die Lösung. Sie identifiziert Änderungen im Frequenzspektrum, die die Kapazität Ihres Netzwerks beeinflussen. Viele Anbieter integrieren Funkmanagementsysteme, die Sie auf Veränderungen in der Umgebung aufmerksam machen können, so dass Sie proaktiv nach der Ursache fahnden können.
Es ist ebenfalls wichtig, den Betrieb Ihres WLAN-Systems kontinuierlich auf Anzeichen von Überlastung zu überwachen. Legen Sie Schwellenwerte für das Monitoring fest, damit Sie alarmiert werden, wenn sich zu viele Endpunkte mit einem einzelnen AP verbinden. Umgekehrt sollten Sie Berichte erstellen, um APs ausfindig zu machen, mit denen im letzten Monat keine Endpunkte verbunden waren, so dass man sie an einen geeigneteren Standort verlegen kann. Suchen Sie nach APs, die nicht ordnungsgemäß oder unvollständig konfiguriert sind.
Fazit
Inwieweit ein WLAN eine gute Anwendungs-Performance bieten kann, hängt von ausreichender Kapazität, adäquater Abdeckung und fortlaufendem Monitoring ab, um Änderungen im Netzwerk zeitnah zu erkennen. Zwei Faktoren bestimmen die Kapazität: Bandbreite und Airtime. Beide werden von den mit einem AP verbundenen Endpunkten gemeinsam genutzt. Die verfügbare Airtime reduziert sich durch Störungen benachbarter APs, die denselben Kanal nutzen, oder andere Störquellen.
Die Abdeckung wird durch das genutzte Spektrum und die Leistung der einzelnen APs beeinflusst. Mehr Leistung verbessert die Abdeckung, birgt aber das Risiko von Interferenzen mit benachbarten APs auf demselben Kanal. Der Einsatz mehrerer APs mit kleineren Zellen ist häufig die beste Lösung.
Eine Site Survey ist für ein gutes WLAN-Design von entscheidender Bedeutung. Damit lassen sich Störquellen und Umgebungsfaktoren erkennen, die letztlich die Anwendungs-Performance reduzieren.
