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Il WiFi Virtualizzato di Meru Networks

Introduzione a Meru Networks Meru Networks è un’azienda americana fondata nel 2002 a Sunnyvale, in California. Meru Networks è specializzata nell’ideazione, progettazione e produzione di sistemi WiFi evoluti, pensati per le esigenze sempre crescenti delle Aziende, del mondo Ospedaliero, Universitario, Alberghiero e Congressuale. Meru Networks vanta migliaia di Clienti in più di 60 Paesi del mondo, è quotata al NASDAQ ed è considerata uno dei leader del settore WiFi Enterprise. Opera anche in Italia da circa 5 anni tramite i suoi Distributori ufficiali, ai quali fa capo una rete di Installatori certificati, specialisti del settore. Meru Networks inoltre agisce nel territorio nazionale con personale dipendente, commerciale e tecnico.

I principali difetti del WiFi tradizionale Nell’esperienza quotidiana di un utente connesso via WiFi ad una rete che sia più grande della tipica situazione Residenziale “singolo access point + singolo client”, ci sono improvvise lentezze, disconnessioni, mancanza di stabilità nel livello di segnale ricevuto, difficoltà a far passare indenne un flusso di traffico real-time voce/video e così via. Inoltre il passaggio di cella (roaming) è spesso un evento problematico, visto che è stato lasciato in gestione totalmente al Client, e quindi dipende dalla qualità della sua scheda di rete WiFi e del driver che la pilota. Anche realizzare sistemi WiFi ad alta densità di client risulta molto problematico, l’accesso alle risorse di rete è sempre più difficile all’aumentare del traffico, non si possono dare garanzie di buon funzionamento ad applicazioni sensibili ai ritardi come Voce o Video. In definitiva il WiFi non sembra essere un tipo di rete affidabile, perché intrinsecamente lo stesso standard IEEE 802.11 si trascina comportamenti irrazionali nella gestione degli apparati, visto che le reti WiFi, caso quasi unico nel panorama delle reti di telecomunicazioni, sono di tipo “client-in-control”.

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Confronto tra WiFi tradizionale e WiFi Virtualizzato di Meru Networks

Pianificazione delle frequenze

Nel WiFi tradizionale l’unico modo per far convivere più celle adiacenti tra loro ed operanti è configurarle per operare su canali diversi. Purtroppo il numero dei canali disponibili non è illimitato, ma al contrario è molto ridotto. Nella banda 2.4 GHz non ci sono più di 3 canali non sovrapposti (cioè senza frequenze in comune): tipicamente i canali 1, 6 ed 11. Coprire un’area geografica estesa con soli 3 canali è molto difficile, bisogna pianificare in modo molto oculato l’assegnazione ad ogni singola cella, per non creare conflitti ai bordi due celle adiacenti che utilizzano lo stesso canale trasmissivo. La tecnologia Single Channel di Meru invece consente di utilizzare un unico canale per far lavorare tutti gli Access Point. Questo permette senza dubbio una più semplice fase di pianificazione della rete WiFi.

WiFi tradizionale a “Micro-Cella”

• Obbligatorio fare un faticoso Piano Frequenze, od avere un algoritmo di gestione automatica di canali e

potenze delle radio.

• Difficile trovare un setup ottimale e stabile, è molto probabile avere celle confinanti che utilizzano lo

stesso canale, causa di grandi problemi di interferenza

• Più si aggiungono Access Point e più lo schema diventa complicato.

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Meru Networks a “Singolo Canale”

• Non è necessario fare un Piano Frequenze preventivo, lo schema è molto più semplice

• Al crescere del numero di celle non ho problemi ad incastrare i canali tra loro

• Ogni Access Point aggiunto a quelli precedenti non va a causare disturbi, ma invece a tappare eventuali

buchi di copertura.

• Per aumentare la capacità del sistema posso fare un nuovo “strato” di Access Point su uno degli altri canali

radio del WiFi rimasti inutilizzati.

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Imprevedibilità delle prestazioni

Va tenuto presente che nei sistemi WiFi tradizionali con una densità di Access Point media od alta si ha un problema di ritrasmissione a causa delle collisioni (ovvero Client o AP che trasmettono nel medesimo istante e sul medesimo canale) del 30÷50%. Oltre a provocare un calo generico delle prestazioni, si ha anche e soprattutto una scarsa costanza ed una certa imprevedibilità della qualità del collegamento tra AP e Client. Nei sistemi Meru Networks gli AP non sono solo supervisionati dal Controller, ma vengono effetti coordinati da questo. Ciò permette di avere una migliore gestione dell’etere, e le collisioni scendono a valori prossimi allo zero, recuperando la stabilità e la prevedibilità delle prestazioni che si hanno normalmente su una rete cablata.

WiFi tradizionale a microcella

Un Client WiFi può sentire il segnale di più celle contemporaneamente sullo stesso canale trasmissivo.

L’area di interferenza di un Access Point è 3 volte più grande di quella di “buona copertura”

A causa della mancanza di coordinamento tra le celle, ci sono continue collisioni e perdite improvvise di

prestazioni

WiFi Meru con coordinamento tra le celle

Meru ha introdotto il coordinamento tra le celle, quindi in un certo istante lo stesso Client WiFi può sentire

il segnale di un solo AP, quello che lo sta servendo

La sincronizzazione tra celle abbatte l’ interferenza co-canale, e tutte le celle possono essere posizionate

sullo stesso canale trasmissivo

Le prestazioni dei Client WiFi sono più costanti e prevedibili vista la mancanza di collisioni.

5.5/11

Mbps

CS

Rec

eive

Sig

na

l at

AP

1

Mbps

Distance

5.5/11

Mbps

CS

Rec

eive

Sig

na

l at

AP

1

Mbps

Distance

Cell

size

Collision

Domain

Interference

Domain

Mbps

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Assegnazione non ottimale dei Client agli Access Point

Ogni Client che è a conoscenza del Controller viene gestito in modo equo, senza che possa prendere temporaneamente il sopravvento su altri Client collegati allo stesso AP. Inoltre il Controller decide in base a parametri di qualità del collegamento su quale AP appoggiare il dato Client, ad insaputa dello stesso, evitando di avere così le classiche situazioni del Client che rimane connesso ad un AP lontano mentre ce n’è un altro vicino che potrebbe servirlo meglio.

WiFi tradizionale “Client-in-Control”

• I Client WiFi decidono in maniera autonoma a quale Access Point associarsi. Non sempre si associano con la

cella più vicina, che può dare loro il segnale più forte

• Soprattutto in seguito ad uno spostamento nell’area di copertura, tendono a rimanere agganciati alla

vecchia cella di origine

• Quasi mai la distribuzione dei Client nella rete è ottimale, spesso ci sono link a lunga distanza con basso

segnale, e quindi con velocità trasmissiva medio-bassa.

WiFi Meru “Network-in-Control”

La Rete (il Controller) decide l’assegnazione dei Client ai suoi Access Point, sulla base di criteri di vicinanza e

di forza del segnale.

I Client WiFi vengono distribuiti a loro insaputa in modo ottimale sulle varie celle, con garanzia di avere

sempre la connessione a più alta velocità possibile.

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La rete riprende il controllo della situazione, togliendo potere decisionale ai Client.

Passaggio di cella elaborato e con interruzione di servizio Nel WiFi tradizionale il Client ha la piena responsabilità di decidere quando effettuare la disconnessione dal vecchio Access Point, fare la scansione dei canali per cercare le possibili alternative, e di decidere a quale degli AP scovati fare la richiesta di nuova connessione, e poi ri-autenticarsi presso l’AP selezionato. Tutto questo nel minor tempo possibile, per non provocare interruzioni di servizio all’utente. Invece in Meru il Client viene “portato a spasso” dal Controller sui vari AP fisici con tempi di scambio brevissimi, senza che il Client se ne accorga e possa sentire il desiderio di effettuare una ricerca di un nuovo Access Point su cui fare roaming. Il momento esatto in cui fare il roaming e quale sarà il nuovo AP di appoggio viene deciso dal Controller, sulla base delle diverse misure di segnale che gli arrivano da tutti gli AP.

WiFi tradizionale a “Micro-Cella”

Un Client in mobilità, ad ogni passaggio di cella (handoff), deve effettuare una scansione dei canali ed una

riautenticazione.

La prestazione varia tantissimo dalla qualità del driver della scheda di rete del Client: da 100ms a 3-5

secondi.

Ci possono essere interruzioni temporanee del servizio oppure brusche cadute della connessione

WiFi Meru Virtualizzato

Il Client WiFi vede sempre lo stesso canale e lo stesso BSSID (indirizzo della cella) ovunque esso si sposti

all’interno del WiFi Virtualizzato (Virtual Cell oppure Virtual Port) di Meru

Il suo algoritmo di roaming rimane “dormiente”, è il Controller a decidere il momento esatto dell’handoff e

su quale nuovo AP appoggiare quel Client

L’handoff avviene in tempi rapidissimi (5-10 ms) senza nessun tipo di interruzione di servizio.

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Sistemi WiFi ad alta capacità Con il WiFi tradizionale è difficile realizzare delle reti per scenari di alta densità di Client WiFi (sale conferenze, aule universitarie, eventi sportivi, ...). Aumentare il numero degli Access Point per alzare la capacità del sistema è un metodo che funziona fino ad un certo punto, a causa dell’innalzarsi del numero di collisioni tra le microcelle aggiuntive e quelle presenti inizialmente, che farà sprecare una porzione più o meno grande della nuova capacità aggiunta. Questo è tanto più vero quanto più è limitato lo spazio fisico dove questa massa di utenti WiFi è confinata. Con Meru Networks invece, per raddoppiare effettivamente la capacità trasmissiva del sistema, è sufficiente aggiungere al primo “strato” di Access Point che operano in Single Channel su un dato canale radio, un secondo “strato” di AP che operano insieme su un canale diverso. Aggiungo”layers” alla rete WiFi così come aggiungo switch Ethernet all’interno di uno stack, portando ad un vero aumento della capacità. Posso quindi gestire con successo centinaia di Client WiFi nella stessa “location” attraverso l’utilizzo di più layers e di tecniche di bilanciamento di carico tra questi.

WiFi tradizionale a microcella

Per fare una rete WiFi tradizionale ad alta capacità di numero di utenti, devo aumentare il numero delle

micro-celle con aumento dell’interferenza co-canale

Raddoppiare il numero di AP non vuol dire raddoppiare la capacità del sistema

Si arriva ad un certo punto che aggiungere un AP è peggio che non metterlo

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WiFi Meru con coordinamento tra le celle

Per aumentare la capacità della rete WiFi di Meru Networks, si può aggiungere un nuovo “strato” di Access

Point su uno dei canali non utilizzati dalla prima Virtual Cell

Raddoppiare o triplicare il numero degli AP significa un vero incremento del 100% o del 200% della capacità

del sistema

Si possono creare reti per situazioni di alta densità: Sale Convegni, Aule Magne, Padiglioni Fieristici, Stadi,

...

Powering the all-wireless enterprise™

Le informazioni riportate sono fornite a scopi conoscitivi e non vincolano Meru Networks in alcun modo. Alcune funzionalità indicate sono disponibili previo acquisto di apparati, licenze o software aggiuntivi.