向802.11 ac迁徙
北京，中国，2015年01月07日
短短几年,wi - fi接入从有线接入的补充,正在逐渐替代有线成为企业的主要接入方式.802.11ac技术标准的诞生,更加推动了人们对于无线接入的渴望。面对纷繁众多的802.11交流产品和解决方案,企业用户应该如何判断与权衡,成为无线局……
近年来,无线局域网(WLAN)的发展速度大大超过了人们的预期,甚至与有线网的发展形成了鲜明对比。一个明显的例证是:10 g以太网在标准通过十年之后,仍然没有普及,并且在2014年出现了2.5 g, 5 g等新的较低速率研究小组。而802.11 ac(本文简称11 ac)千兆无线标准2013年12月才正式通过,仅过了一年的时间,就已成为各个WLAN供应商的主流产品。从标准的演进趋势上来看,也体现了无线比有线发展更快的判断:IEEE 802.3标准自1983年以来有33项修订,而IEEE 802.11标准自1997年以来已经有31项修订。
那么,在向最新802.11的ac技术产品与解决方案进发之时,我们需要了解哪些知识,储备哪些经验,设定怎样的目标,方能有备无患吗?本文将一一为你解析。
千兆无线： 不得不说的好处
由于11 ac第一波(波1)速率即可达到1.3克,因此人们通常又把11 ac称为千兆无线标准。相对前几代的wi - fi技术标准,其带来的好处是巨大的。
思科资深顾问工程师谢清告诉我们,802.11 ac第一波产品和802.11 n(本文简称11 n)相比,性能提升了3倍.802.11ac可以提供更宽的信道:相比之前标准提供的20 hmz 40 mhz信道宽度,802.11 ac第一波即可提供80 mhz(第二波可提供160 mhz)的信道宽度,由此提供了更多带宽。11 ac支持多达8个空间流,而802.11 n只支持4个。此外,11 ac运行在5 ghz,相比当今大多数wi - fi使用的2.4 ghz频段,客户端更少受到干扰。“通过这些增强点,802.11 ac延续了802.11 n的优良性能并有相应的改善,明显地给wi - fi网络带来了更快的连接,给终端用户带来了更佳的体验。”谢清说。
华为交换机与企业通信产品线WLAN产品总监付洁进一步指出,相比上一代802.11 n产品,11交流产品性能大幅提高还源于更高的调制效率,打破信道独占,提升链路效率等。例如,传统802.11 n标准在最高速率模式下均采用的64 qam调制技术,802.11 ac启用了更为精密256 qa调制技术,使得调制效率得到大幅提升。又如,在以往802.11标准下,无线接入点每次只能向一个无线终端设备发送数据,多终端工作时必须排队串行占用空口资源。802.11交流标准采用空间分集和多组独立波束赋形的创新技术,实现同时向多个终端发送数据。串行信道变为并行信道，多终端并发能力有了革命性的增强。
在产品成熟度上,业界一致认,802.11 ac Wave1产品的成熟度已经足够好。思科谢清给出了这样的一组数字:截至2014年底,已有将近1000种设备通过了wi - fi联盟的802.11 ac认证,这意味着802.11 ac在互操作性上比同时期的802.11 n要好很多。而根据第三方调查机构的报告,到2014年末,50%新出厂终端设备将采用802.11 ac技术,到2015年这一比例将达到75%。因此,目前开始部署11交流产品已具备充分条件。
由于11 ac标准分为第一波(Wave1)和第二波(Wave2),一些用户对于是否等到波2产品出来再部署心存疑虑。对此,华三通信无线产品管理部总工程师白浪表示,Wave2最大的亮点在于支持MU-MIMO技术,理论上可成倍提升并发性能和接入密度,是未来11 ac迈向更多流数的必然一步,也是11交流发展中非常重要的一步。但MU-MIMO需要美联社和终端设备同时支持才能发挥作用,而现在市面上几乎没有支持MU-MIMO的终端,按照产业链成熟的过程来看,至少需要2年才能普及。所以对于大多数用户而言,现在考虑Wave2方案还为时过早。另外从企业级Wave2芯片本身来看,短期内实现真正意义的商用也不现实。
阿鲁巴岛网络亚太区及日本区技术顾问吴章铭更是认为,目前的客户都已了解11 ac在2015年将全面性的采用,是否需要等待采用11 ac Wave2产品来做部署,其实应该来检视Wave2中的标准适用于更企业环境还是家庭用户。例如:“11 ac Wave2标准支持4空间串流(4流),但有多少终端设备支持4个空间串流?实际上，受限于供电与体积大小，终端设备还是保有现在的少于等于3的空间串流天线。此外,160 mhz的频道宽度更适用于家庭用户,在企业环境若采用160 mhz的规划,将会产上频道干扰,且因为频道数量不足会造成空气中的拥塞。因此,若谈到使用波1或是Wave2,应该先考虑所部署的场景来做决定。”
让用户愿意部署11 ac第一波产品的另一个非常重要的因素是,由于11交流产品尤其是低端产品和11 n产品价格已经相差不大,所以如果考虑到终端用户越来越快速升级换代的现实,现在购买11交流产品已经是一个性价比较好的选择。因为11交流完全向下兼容之前的11 n和11 a / b / g产品。
对于11 ac Wave1和Wave2是否兼容的问题,大部分受访者认为二者互相兼容。但谢清表示,802.11交流的两代产品之间是不完全兼容的,现在已经部署了第一代802.11交流产品的用户需要替换硬件才能支持第二代802.11 ac技术,主要原因是第二代802.11 ac技术有更多的创新(例如多用户的多输入多输出MU-MIMO,更宽的信道等)需要由射频芯片来完成。
不过,他并不认为用户需要等待Wave2的发布才进行部署。“很多期待802.11 ac的用户都面临着是否等待第2代标准发布的问题。思科相信大多数情况下这样的等待是不必要的。802.11不部署ac意味着用户对于系统容量的需求可能会很快超过11 n所能满足的能力。而11交流波2目前还没有正式定义标准,其功能被普遍使用或可互操作之前还需要一段时间。”
对于用户关心的部署11交流网络所担心投资的保护问题。谢清表示,思科提供的解决之道是采用模块化的,可现场升级的802.11交流无线接入点,例如Aironet 3700/3600。届时“用户只需将现已安装的无线接入点取下并插入第二代802.11交流无线模块就可以实现简单升级,从而实现原有投资不被浪费,并且无需进行更换完整硬件的痛苦过程。”
精挑细选费思量
如果应用11交流技术确已无需犹豫,接下来用户需要面对的问题就是:如何选择合适的11交流产品与解决方案吗?
为此，记者专门采访了北京大学计算中心负责网络建设运维的尚群老师。尚老师告诉记者,他们在做无线美联社采购时通常从以下几个角度来考量:“第,一是否通过wi - fi联盟的认证,认证过的产品通常具有良好的兼容性。第,二是否同时支持2.4 g和5克。有的厂商会巧妙地用支持“2.4克或5克”来替代2.4 g和5克,这时需要仔细弄清楚,否则可能会造成不兼容之前部署的产品。第三,同时支持的在线客户端数量。”对于第三点,尚老师坦言,很多厂商都会声称其ac美联社11支持的终端数会超过200个,但标称和实际数量会有出入。并且,不同厂商美联社同时连上来的客户端数量和真正能通信的客户端数量也会有所差异。
尚群强调，要根据自己的实际需求来确定采购指标，不必要追求最高性能的产品。例如,目前终端设备中只有苹果产品对于11 ac支持得较好,并且,11 n美联社对于11 ac终端也可以进行支持,所以他们并没有准备全部采用11 ac美联社。不过,由于11 ac美联社与11 n产品的价格差异已经不大,因此也会采购一部分11交流产品来进行混搭。“我们今年刚开始确定从11 n向11 ac转,因为有一些客户端如苹果产品在向11交流转。不过有一些11 ac客户端是比较偏低端的,学生应用仍2.4 g的11 n终端为主,因此如果11 n网络做得足够好的,体验也没问题。等到应用11 ac的终端用户多起来以后,再大量部署11 ac美联社也不晚,并且价格也会更加便宜。”尚群说。
尚群也认为,11交流产品,尤其是866和1.3 g的11 ac设备已经成熟了,虽然不同芯片间的性能差异仍然存在,但在硬件水平上不会有太大差异,倒是在软件特性上的差异会比较大,因为不同厂商在应用场景上的积累很不一样。
华三通信无线产品管理部总工程师白浪同样认为,目前第一波11 ac的产品和方案已经相当成熟,市场上的批量应用也非常多。如果单纯看产品规格，其实各厂家差异不大，更多的差异化主要体现在细分场景的覆盖方案上。例如,由于11交流使用的5 ghz频段覆盖范围很小,“信号入室”于是成为11交流方案中需要重点考虑的环节,比如华三在宿舍网,未来教室,酒店,医疗病房,地铁等都有专业的11交流产品做对应。
另外，白浪还提醒，射频数量与用户接入密度息息相关，比如在未来教室、商场促销等场景下，接入用户要求非常高，且要求每个终端的接入品质必须有保证。此时传统的双射频美联社就显得捉襟见肘,三射频美联社就能明显改善使用效果。此外,流数方面,最早一代11交流产品都是支持3条流的,也就是大家经常说的1.3 gbps速率,但一个尴尬的现象是,受尺寸的限制,目前95%以上的终端都不支持3条流,1条流的手机和垫以及2条流的笔记本才是主流。而在当前Wave1并不支持MU-MIMO,所以3条流的美联社遇到2条流的终端,最终还是只能当2条流的AP用。这3样条流的“高端”美联社产品就显得没无用武之地,用2条流的11 ac AP可以轻松满足95%以上的场景和应用。
阿鲁巴岛吴章铭认为,在考虑终端接入容量及稳定性之外,还需要注意11 ac美联社是否可以变更据美联社角其色为频谱分析设备。原因在于,”由于11 ac的部署,将使企业仰赖wi - fi传输,若11 ac的AP可以依照需求成为频谱分析设备,将可为企业的无线网络提供优化,故障查找便利,从而节省设备支出的成本。”
锐捷网络无线产品线高级产品经理朱继明特别指出,由于11交流产品主要使用了5.1 ghz和5.8 ghz频段,其衰减更大,因此在关注其支持的最高性能外,还需要关注天线的设计——智能天线将大大提高覆盖效果。
华为付洁表示(+微信关注网络世界),采购802.11交流产品应尽量选择高带宽和具有智能天线的设备,不过除此之外,也应该重视设备整机带宽,多用户接入性能以及抗干扰能力。”首先是设备整机带宽.802.11ac波1阶段宣称带宽可达到1.3 gbps,但由于无线传输为了抗干扰和减少误传率其实际速度都会有一定的降低。因此市面上有很多厂家都宣称1.3 gbps,而实际的性能水平则参差不齐。其次，多用户接入性能对产品实际部署更为重要。还有,在实际部署环境中,周边其据美联社,他微波炉等都可以对美联社的无线传输造成干扰,导致网络不稳定。因此抗干扰能力也是检验11交流产品质量的重要指标。”
信锐技术高级产品经理曾林提醒,用户需要注意11交流产品所支持的工作信道和最大信道捆绑问题:“5 g频段目前在中国区域只开放了5个工作信道,分别是149153157161165年,信道捆绑能达到80兆赫,在选购802.11交流产品时需要注意这一点。”他还表示,由于802.11 ac采用信道绑定技术,每个信道带宽提升到40 mhz / 80 mhz,如此一来可大大提升数据传输速率。但信道绑定也是一把双刃剑，在增加数据吞吐量的同时，会让彼此互不干扰的工作信道的数量变少，所以在无线部署的时候需要多加注意。
谢清说,虽然各个厂11家交流产品和解决方案在基本连接功能上趋同,但是在高级系统特性上还是差别很大,这主要体现在如下几个方面:“首先,尽管业界都认为802.11 ac是应对高密度接入的一剂良药,但是大部分厂商只注重连接更多数量的无线客户端,而无法保障每个客户端的实际接入体验。其次,由ac分于802.11为两个阶段推出,因此如何保障用户可以从802.11 n顺利过渡到第一阶段的802.11交流并最终演进到第二阶段802.11交流,即如何对用户的投资进行保护构成一个重要差别。802.11第三,尽管交流是无线上的创新,但是也对配套的有线网络基础架构提出了要求。基于用户现有的架构如何实现性能最大化和最高扩展性,以及如何无缝演进到第二代802.11交流而无需对现有布线系统做出重大改动,这些也是评估厂商802.11 ac解决方案的要素。”
在谢清眼中,用户选购802.11交流产品时需要注意的性能指标包括如下几点:首先是无线接入点收发链路数量和空间流数量。在空间流数量相等的情况下，收发链路的数量就显得很重要，因为冗余的收发链路可以帮助通信双方建立更健壮的链路。“我们这里指的收发链路数量是指无线电模块上的收发链,不是一些厂商采用的所谓天线阵列中天线的数量。”谢清强调。802.11第二,应该关注厂商交流无线产品在高密度接入时的系统性能和扩展性。即几十或上百客户端分布在不同距离和方位时系统的接入性能，以及随着客户端数量的持续增加系统吞吐下降的趋势如何。“这两点可以关注第三方评测机构对于802.11 ac厂商产品的评测。”
802.3第三是在房颤供电情况下无线接入点可以实现的性能和功耗。”802.11 ac技术在射频上的创新需要消耗更多的电能,最好配置802.3供电电源才能发挥其全部潜质。但实际部署时大部分用户的网络基础架构还只802.3是房颤标准的以太网供电方式,这就要求厂商针对这种情况优化产品,在802.3房颤15.4 w的供电情况下实现最大化的性能。”谢清说。
802.11第四,需要关注厂商交流产品的高级特性,例如基于80 mhz频谱宽度的智能频谱管理,是否支持波束成型,对于无缝漫游的支持通过何种技术保证,高密度部署无线接入点时如何抑制噪声等。最后,需要关注厂商802.11 ac解决方案的高级特性,例如是否支持基于状态的高可用性,实现无线控制器的亚秒级切换;是否具备应用可视化和控制能力;是否可以识别客户端类型并给予不同的策略等。
货比三家不吃亏。面对如此众多的产品和解决方案特性，广大用户需要细心挑选，仔细考量。尚群老师的做法就颇值得学习：引人多家供应商，其所带来的竞争机制将让自身享受到更好的技术、价格和服务。
新模式 新挑战
在本次采访中，众多受访者一致认为 ，未来无线将渐渐替代有线，成为企业内部的主要接入方式 。不过如此一来 ，它将对有线网络提出有力挑战。
“未来随着11 ac终端的普及,接入的无线网数量,带宽和流量都会成倍提升,在做解决方案的时候需要考虑有线网络带宽,转发性能是否能够承载。”锐捷朱继明说。
华三白浪认为:“11交流对千兆网络更加依赖,甚至需要双千兆;而如果想升级至波2的话,有线接入网络则需要支持到2.5 g技术才可以实现无瓶颈转发。”
阿鲁巴岛吴章铭甚至表示:“在无线网路未来发展上,带宽已不是决胜的关键,决胜的关键因素在于,一个高带宽的无线网络,是否可以满足多种应用,包含视频,语音及数据传送应用。若可以识别不同的应用,便可以根据人,终端类别,应用,时间甚至地点来下发防火墙策略,进而达到带宽的有效利用及安全防护。”
企业向802.11交流无线网络大规模迁徙,还为在商业模式上带来了新的可能。
“一方面,移动性以及使用wi - fi网络能够给企业的客户提供创新服务,提高客户体验。另一方面,它也可以为企业带来巨大的商机和挑战,让企业从中挖掘业务价值并开启崭新的商机。”谢清如是说。
802.11付洁表示:“交流无线产品对于高密度用户场景,比如足球场,火车站,大型企业办公等场所将带来革命性的的使用体验。一个典型的例子是,华为给德国第一大体育场,多特蒙德俱乐部主场部署了WLAN网络,满足8万人同时在球场接入网络,提供上网服务以及增值业务的开展。利用这张网络,球迷可以在线观看精彩回放,博彩竞猜,优惠购买周边产品以及停车位导航等,而合作方则可以通过这些应用增加球迷黏性,提高收入。”
锐捷朱继明表示,随着WLAN需求越来越旺盛,现在除了传统的设备销售方式以外,在2014年已经产生了多种WLAN新的商业模式,比如:投资WLAN网络,并建立配套的营销平台,来做后续的广告营销,数据挖掘等。wi - fi网络的应用场景也越来越多,像商场,公交,地铁等多种新的无线应用场景及商业模式都涌现出来,“相信后面还会有更多新的场景和商业模式产生”。
神州数码网络无线产品线市场总监朱科的看法更为激进:“在未来,WLAN即服务,WLAN产品将越来越透明化,交付给企业用户的将是围绕应用为主的WLAN服务。其发挥无线网络的特点，通过应用层实现无线移动互联服务、视频服务、即时通讯服务、定位服务、信息发布服务、在线游戏服务、在线教育等等。此外,它还将通过与物联网和传感网的融合,实现智慧型网络环境,为云服务,大数据等提供最末端网络环境。”
“高吞吐量带来的是更多的数据量。在大数据时代,这也意味着无线侧的数据挖掘变得更有意义,2014年商业wi - fi的崛起也与此相关。不过我认为这一切仅仅是个开始，在大规模流量数据与位置数据相互融合时，商业模式变革的速度恐怕会超出我们的想象。未来是无线的!”白浪兴奋地预言。
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