How Aruba Optimizes Performance of Dual 5 GHz APs

Share on facebook
Share on print
Share on email

“หยั่งตื้นลึกหนาบางของกฎระเบียบจะได้พังทลายมันได้อย่างได้ผล” – Dalai Lama XIV

ท่านดาลัยลามะคงไม่รู้จักเทคโนโลยีไร้สายหรือ access point เป็นแน่แต่แนวคิดของท่านก็สามารถนำมาใช้ได้กับโลกแห่งเทคโนโลยี เมื่อโลกสมัยนี้มีความต้องการ AP ที่รองรับ dual 5 GHz ในกล่องเดียวกัน และดูเผินๆแล้วมันอาจจะง่ายเพียงแค่จับมันมารวมกันในกล่องแค่นั้นเอง

ฟังดูเหมือนจะเป็นไปได้แต่ว่ามันไม่ง่ายขนาดนั้นเพราะ 2 สาเหตุ:

  1. ต้องคำนึงถึงการออกแบบในเชิงกายภาพและเชิงกลไกด้วย
  2. ต้องคำนึงถึงผลกระทบต่อระบบในวงกว้างเพราะโดยมากแล้ว access point ไม่ได้เป็นสิ่งเดียวที่ทำงานในพื้นที่

เมื่อมีคลื่นวิทยุจะมีคลื่นพลังงานแผ่ออกไปในคลื่นความถี่ต่างๆ โดยมีองค์ประกอบดังนี้:

  1. Desired Modulation คลื่นสัญญาณที่จำเป็นนี้จะต้องมีความชัดเจนเพียงพอระหว่าง AP และผู้ใช้งาน โดยมักจะถูกจัดสรรเป็นแถบ (channel width) และระดับพลังงาน (energy level)
  2. Spectral regrowth ซึ่งเกิดจากใช้งานจริงของ AP จะถูกจำกัดการใช้พลังงาน ขนาด และอุณหภูมิ
    1. การใช้ linear radio จะไม่ได้ผลเพราะมันจะกินพลังงาน 10 – 15 เท่ามากกว่า AP ทั่วๆไป
    2. เมื่อใช้ linear device แล้วจะทำให้ต้องการพลังงานมากขึ้นในการขยายคลื่นความถี่และกระจายความถี่ อุปกรณ์จะมีขนาดใหญ่และร้อนขึ้นมากด้วย
    3. มาตรฐาน 11 และคลื่นวิทยุอื่นๆจะมีผลต่อ spectral regrowth โดยมี error vector magnitude (EVM) เป็นตัวบอกความเพี้ยน (distortion) ที่ AP ถูกกำหนดให้ผลิตได้
    4. คลื่นสัญญาณในขั้นสูงๆ (256 QAM, 1024 QAM) จะต้องการความคงที่สูง (linearity) AP จึงประหยัดพลังงาน
    5. การ regrowth จะถือว่าได้ผลเมื่อเกิดขึ้นข้าม channel รวมกันแล้วเกิน 7 เท่าของสัญญาณ เช่น channel 20 MHz การ regrowth จะมีผลเมื่อขยายไปมากกว่า 140 MHz
  3. Wideband noise ซึ่งเกิดขึ้นตามปรกติเมื่อ radio chipset ต้องแปลงสัญญาณเป็นแอนาล็อกด้วยวิธีการที่ไม่สมบูรณ์
    1. การแปลงดิจิตอลเป็นแอนาล็อก (DAC) ใช้จำนวนบิทที่จำกัด
    2. ผลคือการวัดคลื่นรบกวนหรือพลังงานซึ่งแสดงเป็นความคลาดเคลื่อนของการวัดระหว่างค่าดิจิตอลและสัญญาณแอนาล็อก

ขนาดจะไม่ใหญ่มาก โดยมากแล้วจะน้อยกว่าสัญญาณที่ต้องการ 60 dB แต่จะกินความถี่กว้างเหมือนกับ DC ของ daylight (Direct Current to daylight) นั่นเอง

รูปที่ 1 แสดงความถี่ที่ต้องการเป็นสีแดง spectral regrowth สีน้ำเงิน และ wideband noise สีเขียว

มาตรฐาน 802.11 ได้ครอบคลุมคลื่นความถี่เหล่านี้ไว้แล้วตามที่ได้ร่างไว้ในเงื่อนไขทั้งหมด

การกระจายคลื่นที่ 20 dBm จะสร้าง wideband noise -40 dBm ดังนั้นถ้าตั้งการใช้ channel 165 จะพบ wideband noise ใน channel 36 ที่ -40 dBm เมื่อ channel 165 กำลังกระจายคลื่น channel 36 จะคอยรับคลื่น ถ้ามันมี noise floor ที่ -100 dBm จะทำอย่างไรให้รับสัญญาณได้ในเมื่อมี -40 dBm รบกวน

  คำตอบง่ายๆคือ มันทำไม่ได้ คุณต้องการ isolation อย่างน้อย 60 dB เพื่อรักษา receiver impact ที่ต่ำกว่า 3 dB

เมื่อเราทราบปัญหาคลื่นรบกวนเหล่านี้เราจึงตั้งใจออกแบบ Aruba 340 series เพื่อให้ผู้ใช้งาน 802.11ac ในประสิทธิภาพที่สูงขึ้นด้วยการเพิ่มการใช้งานย่านความถี่ 5 GHz ทั้งต้องทำให้ไม่มีปัญหาคลื่นรบกวนดังกล่าวที่มักพบเจอใน AP ที่ไม่ได้ออกแบบมาให้ดีพอ แม้ว่าใช้จะ dual 5 GHz แล้วก็ตาม

แล้วเราจะทำอย่างไร?

  • เราสามารถใช้เสาอากาศแยกกัน แต่นั่นจะทำให้ได้ isolation ที่ 25 dBm และการรบกวนที่ -65 dBm เท่านั้น ยังไม่พอ
  • เราสามารถลดพลังงานที่ป้อนเข้า radio หนึ่ง แต่แม้ว่าจะช่วยให้ไม่มีการรบกวน radio ที่ได้รับพลังงานมากกว่า แต่มันจะไปรบกวน radio ที่รับพลังงานน้อยเอง
  • เราสามารถลองใช้ polarization ซึ่งคล้ายกับที่พบในผู้ผลิตเจ้าอื่นที่ใช้ dual 5 GHz เหมือนกัน แต่เราได้ทดสอบแล้วว่าคู่แข่งเหล่านั้นสามารถทำ isolation แค่ที่ 35 dB ซึ่งยังไม่ดีพอ

ในการใช้งานจริงนั้น หากต้องการลด wideband noise ลงในระดับที่จะไม่ไปสร้างผลกระทบใดๆ เราต้องตั้งเสาอากาศให้ห่างกันให้มากพอซึ่งจะเป็นไปไม่ได้ใน AP ที่เป็น single chassis หรือเราอาจจะ filter สัญญาณระหว่าง radio ทั้งสองตัวด้วยอุปกรณ์ตัวอื่นๆ

  Aruba เป็นผู้ผลิตรายแรกที่ใช้การ filter สัญญาณระหว่าง radio ทั้งสองตัวที่รองรับความถี่ 5 GHz เริ่มจาก Aruba AP-340 Series

ในที่สุดเราก็พบว่าช่องว่างของความถี่ 5.15 – 5.35 GHz และ 5.47 – 5.850 GHz มีความเหมาะสมที่จะใช้ทำ bandpass filter และแบ่ง spectrum เป็นสองช่วงคือช่วงบนและช่วงล่าง 

การจัดสรร 802.11ac Channel ใน North America 

การใช้ bandpass filter จะทำให้ AP มีคุณสมบัติตามที่ต้องการดังนี้: 

    • ไม่ต้องกระทำการใดๆต่อระบบเสาสัญญาณทั้งหมดเลย และ radio ทั้งสองจะให้ค่า EIRP และครอบคลุมพื้นที่ๆแน่นอน 
    • Capacity เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า หากมีผู้ใช้งาน 2 คนเข้าใช้งาน AP-344 หรือ AP-345 จากระยะห่างออกไปเท่ากัน เขาจะได้รับสัญญาณแรงและ throughput เท่ากันจากทั้งสอง radio 
    • Radio ทั้งสองทำงานเป็นอิสระจากกันอย่างแท้จริง และไม่ฉุดประสิทธิภาพของกันและกัน 
  • Radio ทั้งสองสามารถทำ load balance ได้ กลุ่มผู้ใช้งานจึงได้รับ throughput สูงสุด 

แล้วในระดับ system จะทำอย่างไร? Aruba รู้ดีว่ามันไม่ง่ายเพียงแค่ใช้ radio 5 GHz เป็นคู่เท่านั้น 

Frequency planning ยังเป็นสิ่งจำเป็นในการออกแบบระบบ 

    1. เพิ่ม radio เป็นคู่ใน channel set หนึ่งจะลดระยะทางของแต่ละ reuse ไปเกือบครึ่ง 
    1. การทำเช่นนั้นเป็นการเพิ่มจำนวน radio ที่ “มองเห็นได้” เป็น 4 เท่าใน channel เดียวกันทำให้มีผลไปลด capacity ของทั้งระบบได้ 
    1. การเลิกใช้ 2.4 GHz ไปเลยเท่ากับลด capacity ไป 3 channel ซึ่งเป็นสิ่งไม่น่าปราถนา ควรนำ 2.4 GHz มาใช้ให้ได้มากที่สุดจะดีกว่า 
  1. เมื่อต้องการใช้ 5 GHz ควรคำนึงถึงผลกระทบต่อระบบโดยรวม 

 ระบบควรมีความสามารถในการจัดการการเชื่อมต่อของผู้ใช้งานได้ 

  1. การใช้ load balance ระหว่าง radio ทั้งคู่จะเพิ่มประโยชน์การใช้งานจากทุกคลื่นความถี่ให้ได้สูงสุด 
  2. โยกย้ายผู้ใช้งานระหว่าง 5 GHz และ 2.4 GHz ได้ 
  3. ทราบถึงศักยภาพของ client และจัดการให้ได้รับประโยชน์สูงสุดจากเน็ทเวิร์ค 

Aruba ได้รวบรวมคุณสมบัติเหล่านี้ไว้ในฟีเจอร์ AirMatch ซึ่งจะช่วยจัดการ radio ให้เปลี่ยนไปใช้ 5 GHz ได้ในขนาดที่เหมาะสม AirMatch สามารถจัดการการใช้งานทั้ง 2.4 GHz และ 5 GHz และกลุ่มที่ต้องการ monitor และ test ทั้งหมดเพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดแก่ผู้ใช้งานทั้งหมด 

Aruba ยังมีคุณสมบัติ Client Match เพื่อจับคู่ความต้องการของผู้ใช้งานให้เหมาะสมกับ radio ที่มี เมื่อ AP ของ Aruba ที่ใช้โหมด dual 5 GHz ที่มี coverage และให้ throughput ที่สัมพันธ์กัน ทำให้ Aruba เป็นโซลูชั่นที่เหนือกว่าคู่แข่งที่มี coverage และ throughput ที่ไม่สัมพันธ์กัน และ Aruba จะไม่มีปัญหาจาก RF impairments ซึ่งเป็นปัญหาที่พบได้ง่ายในระบบของคู่แข่ง 

Aruba เสนอความสามารถเหล่านี้บนแพลตฟอร์มที่คุ้มราคาโดยมี AP-345 ที่รองรับ multi-gigabit กับการเชื่อมต่อสายเน็ทเวิร์ค และผู้ใช้ยังได้ประโยชน์จาก ArubaOS ระบบปฏิบัติการที่มาพร้อมฟังก์ชั่นการใช้งานมากมาย 

Source: https://community.arubanetworks.com/t5/Technology-Blog/How-Aruba-Optimizes-Performance-of-Dual-5-GHz-APs/ba-p/357800 

NEW ARTICLES

มาใช้แอพมือถือในการจัดการระบบ Wi-Fi

โลกมือถือมาถึงแล้ว จากที่เราเคยต้องนั่งโต๊ะคุยโทรศัพท์
เขียนอีเมล หรือทำสไลด์พรีเซ็นต์ สมาร์ทโฟนมาเปลี่ยนแปลงทุกอย่าง จนวันนี้เราสามารถวิดีโอแชทจากรถยนต์
(ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง) แก้ไขเอกสารได้อย่างรวดเร็วบนอุปกรณ์มือถือไปด้วย
แล้วอีกไม่นานการฝากเช็ค การจองตั๋วเดินทาง และติดต่อกับครอบครัวและเพื่อนๆก็จะทำได้ง่ายเช่นเดียวกัน

Read More »

คุณก็สามารถมี Wi-Fi ที่ “Always-On”

เมื่อนักเรียนได้นั่งจิบกาแฟยามบ่ายไปพร้อมกับทำการบ้านไป
พวกเขาต้องการเข้าใช้เครือข่ายได้อย่างง่ายดาย เช่นเดียวกับผู้ป่วยที่นั่งรอพบแพทย์แล้วอยากดูวิดีโอสตรีมฆ่าเวลา
สำหรับพนักงานองค์กร Wi-Fi มีความสำคัญที่ต้องรองรับกิจกรรมทุกอย่างตั้งแต่ระบบแคชเชียร์ไปจนถึงระบบตอกบัตรเข้า-ออก

Read More »

คำถามสำคัญ 8 ข้อที่ต้องถามเมื่อธุรกิจขนาดเล็กเลือกซื้อ Wi-Fi

การดำเนินธุรกิจทุกวันนี้ต้องใช้อินเทอร์เน็ตไร้สาย
พนักงานต้องการอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อและทำงานได้ดี ไม่ว่าจะเป็นตอนคิดราคาขาย นับสินค้าคงคลัง
หรือการจ่ายเงินเดือน ลูกค้าและแขกผู้เข้าพักต้องการตรวจสอบราคาห้องพัก (และราคาที่อื่น)
ลูกค้าที่นั่งรอการนัดหมายอยู่อาจต้องการดูวิดีโอสตรีมทางอินเทอร์เน็ต หรือเพียงเปิดโซเชียลมีเดียเพื่อรับข้อมูลล่าสุด

Read More »

5G คืออะไร?

เราได้เห็นสถาปัตยกรรมระบบเครือข่าย 5G กับประโยชน์ต่อองค์กรที่ต้องการใช้ Wi-Fi 5G การทำความเข้าใจ 5G และบทบาทต่อองค์กรช่วยเตรียมการรับเทคโนโลยีที่ล้ำหน้า ข้อจำกัดทางกายภาพ ความพร้อมในเชิงพาณิชย์ และความคาดหวังของตลาด

Read More »

Forrester ยกให้ Aruba เป็นผู้นำคลื่นลูกใหม่

Forrester กล่าวในรายงานล่าสุด The Forrester New Wave™: Wireless Solutions, Q3 2019 – The Eight Solutions That Matter Most And How They Stack Up ยกให้ “Aruba เป็นผู้นำ” เพื่อช่วยให้ทีมงานด้าน infrastructure และ operation เลือกคู่ค้าที่ตอบโจทย์ความต้องการ Wi-Fi ที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆในการเชื่อมต่ออุปกรณ์และโปรโตคอล IoT ที่หลากหลายซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงทางดิจิตอล

Read More »