FRAMTIDSRETTET: Sparebanken Vests splitter nye hovedkvarter i Bergen ser futuristisk ut, og innvendig er også lokalnettet bygd for framtiden, basert på IEEE 802.11ac Wave 2.

FRAMTIDSRETTET: Sparebanken Vests splitter nye hovedkvarter i Bergen ser futuristisk ut, og innvendig er også lokalnettet bygd for framtiden, basert på IEEE 802.11ac Wave 2.

Gigabit trådløsnett

Bedriftsklasse produkter med nyeste standard for trådløse nett har begynt å komme på markedet. Her er hvorfor IEEE 802.11ac Wave 2 er viktig for bedriftene.

Nå vil kanskje noen innvende at IEEE 802.11ac (11ac for kort) er en standard som har eksistert i lang tid allerede. Det stemmer forsåvidt, standardiseringsorganet IEEE publiserte den endelige spesifikasjonen helt på tampen av 2013, og i forbrukermarkedet så vi produkter basert på tidligere standardutkast før den tid. Så hvor er nyheten?

Nyheten er at først nå kan virksomheter og organisasjoner ta denne teknologien på alvor. I løpet av andre halvår i fjor ble flere produkter for bruk i bedriftsmarkedet lansert, produkter som implementerer den aller nyeste implementasjonen av standarden.

I tillegg er enhver forbedring av de trådløse nettverkene interessant, når vi tenker på eksplosjonen av antallet mobile enheter som ikke bruker annet enn trådløs kommunikasjon. Etter BYOD-revolusjonen holder det ikke lenger å regne én trådløs enhet, den bærbare pc-en, per bruker. Nå må vi regne minst to, i enkelte tilfeller over fire, trådløse enheter per bruker, noe som belaster det eksisterende trådløse nettverket mer enn før.

Dersom trådløst skal være eneste kommunikasjonsform i bedriftens lokaler, er det viktig å dimensjonere for en framtid som tillater det, og det er her den nyeste trådløsstandarden kommer inn. 

IEEE 802.11ac Wave 2

Den nyeste implementasjonen av standarden, IEEE 802.11ac Wave 2 (Wave 2 for kort), er den første som kan levere over 1 Gbit/s ytelse i utnyttbar nyttelast, noe som endelig gjør trådløse nettverk til et reelt alternativ til de tradisjonelle Ethernet-baserte kablete lokalnettverkene som har dominert i flere tiår.

Som vi så på forrige side har Aruba, en leverandør som opprinnelig utelukkende holdt på med trådløse nettverk, levert et nettverk til Sparebanken Vests nybygg i Bergen. Dette nettet skal først og fremst levere trådløs kommunikasjon til de ansatte, selv om vi så at Sparebanken Vest også har valgt å installere kabler i bygningen.

Aruba, med sin historie og bakgrunn, er naturligvis spesielt ivrig på å tale de trådløse nettverkenes sak.

- Nå kan du realisere det fullstendig trådløse kontor, forsikrer Fredrik Andersen, salgsansvarlig for Norge og Island i Aruba Norge. Men denne gangen er ikke de rene trådløsaktørene alene om å selge denne teknologien som en erstatter for kablet kontornett.

-- Jeg vil si at med Wave 2 er det nå faktisk mulig å erstatte det kablete nettverket på kontoret, når vi tenker på klientene, mener også Nils-Ove Gamlem, teknologisjef i Cisco Norge.

Hva er det nye i Wave 2?

Studerer vi spesifikasjonen til IEEE 802.11ac-standarden, finner vi en lang rekke nyheter og forbedringer, sammenlignet med forgjengeren. Mange av nyhetene og endringene krever langt høyere prosesseringskapasitet enn tidligere, i tillegg til de rent radiotekniske nyvinningene.

Dette gjør at elektronikk- og nettverksindustrien har valgt å gå gradvis til verks, og produktutviklingen med tilhørende realisering av enkeltfunksjoner i standarden har kommet i porsjoner, eller bølger - «waves».

De nyeste produktene i Wave 2 som nå er på markedet, realiserer dermed ikke den komplette standarden. Det gjenstår fremdeles funksjonalitet, men det som nå har blitt implementert, gjør en stor forskjell i forhold til forrige bølge og forrige standard, og det er derfor Wave 2 er så interessant for virksomhetene.

Det vil føre for langt for denne artikkelen å gå i dybden på alle de nye funksjonene i denne versjonen av teknologien – dette finnes det tykke lærebøker om – så vi skal nøye oss med å peke ut de viktigste elementene, og se på hvorfor dette er viktig. Leverandørene er rimelig samstemte om hva som er de viktigste nyhetene nå:

- Den viktigste evolusjonen nå, fra Wave 1 til Wave 2, er MU-MIMO og eksplisitt beamforming, mener Andersen. Gamlem er enig i dette, i tillegg til at han peker på at de nye funksjonene stiller nye krav til klientene, noe som gjør at utviklingen i den enden av kommunikasjonen henger noe etter

Spatial streams

MIMO, Multiple Input, Multiple Output, er en teknikk som har eksistert i trådløse nett i flere generasjoner av teknologien. Den bruker flere radiobrikker med tilhørende antenner. Av flere årsaker vil radiobølgene fra hver av disse antennene ikke ankomme mottakeren til eksakt samme tid, så det mulig å skjelne mellom signalene fra hver enkelt senderantenne.

Ved å utnytte dette fenomenet, er det mulig å sende forskjellige data fra de forskjellige antennene. En datastrøm fra en antenne omtaler vi som en «spatial stream», en datastrøm som kan identifiseres av hvor den befinner seg i rommet i forhold til andre datastrømmer.

MIMO er å sende forskjellige data over flere spatial streams, på samme tid og på samme radiokanal. Dette vil naturligvis øke totalkapasiteten på kommunikasjonen proporsjonalt med hvor mange antenner vi har i bruk. Fram til nå har MIMO kun vært brukt på kommunikasjonen mellom aksesspunktet og en enkelt mottakerstasjon av gangen (SU-MIMO, Single User MIMO).

MU-MIMO

Det som er nytt fra og med Wave 2, er flerbruker MIMO – MU-MIMO (Multi User MIMO). Det betyr å sende forskjellige spatial streams til forskjellige mottakere på samme tid og radiofrekvens. Dette påvirker ikke den hastigheten til nettverket, men hver enkelt klient slipper til oftere, fordi flere kan kommunisere med aksesspunktet samtidig. Totalkapasiteten i nettverket øker. Dette understøtter dermed svært godt det mye høyere antallet klienter i nettet som BYOD-trenden har bragt med seg.

MU-MIMO krever at både aksesspunkt og klient støtter teknikken. Dessverre har de færreste klienter implementert dette ennå, på mobile enheter er utvalget spesielt tynt akkurat nå.

I Wave 1 er det spesifisert tre spatial streams, mot fire i Wave 2. Dette alene vil altså gi 33 prosent høyere totalkapasitet i nettverket. I IEEE-spesifikasjonen finner vi åtte spatial streams, men dette har altså ingen implementert i dag, verken i aksesspunkter eller i elektronikkbrikkene som enhetene består av.

Beamforming

En annen viktig nyhet i Wave 2 er langt bedre kontroll over spredningen av radiobølgene fra aksesspunktet. Ved å manipulere på rytmen (fasen) de enkelte antennene sender på, er det mulig å dirigere mer av radioenergien direkte mot mottakeren, i stedet for at det sendes like kraftig i alle retninger. Denne teknikken omtales som «beamforming».

Dette påvirker hastigheten på kommunikasjonen mellom aksesspunkt og klient, fordi at de raskeste sendeteknikkene krever høy kvalitet på radiosambandet. Avstand, vegger og andre fysiske hindringer senker kvaliteten på radiosignalene, noe som gjør at aksesspunkt og klient må velge en kommunikasjonsteknikk med lavere ytelse, med mindre effektiv modulasjon og symbolkoding.

Dette påvirker direkte hvor mye nyttelast som lar seg overføre per tidsenhet – skal ytelsen bli høy, må signalkvaliteten være så god som mulig. Det kan beamforming avhjelpe, fordi selve signalkvaliteten blir høyere hos klienten.

Beamforming må heller ikke være i bruk i begge ender av sambandet, slik at også eldre klienter som bruker tidligere standarder vil oppleve en merkbar forbedring av ytelsen når beamforming tas i bruk.

Dette er kanskje en av de viktigste grunnene til at det gir mening i å begynne å oppgradere nettverket til Wave 2 nå, til tross for at den store majoriteten av klienter i bruk i dag, kjører med 11n-standarden. Det kommer også til å endre seg kraftig det neste halvannet-to årene.

160 MHz kanaler

I tillegg til funksjonene vi har sett hittil, er det også flere andre nyheter i 802.11ac. Et eksempel er kanalbredden som radiokommunikasjonen bruker. Forrige standard, 11n, støtter 20 MHz eller 40 MHz kanalbredde, mens Wave 2 støtter 20, 40, 80 og helt opp til 160 MHz brede kanaler.

Forenklet kan man si at når man dobler kanalbredden, øker kapasiteten med litt mer det doble, på grunn av at båndbredde mellom kanalene, som er satt av for å beskytte kanalene mot å forstyrre hverandre, også tas i bruk når flere smale kanaler settes sammen til én bred.

Nå er saken den at det ikke er mange nok ikke-overlappende 160 MHz-kanaler tilgjengelig for å bygge et bedriftsnett. I Norge er det Nasjonal kommunikasjonsmyndighet (NKOM) som forvalter bruken av radiofrekvenser, og i Nasjonal frekvensplan finner vi bare to frekvensområder der vi kan kjøre 11ac med 160 MHz kanaler. Det er plass til to slike kanaler, og det er ikke tilstrekkelig.

-- 160 MHz kanaler muliggjøres av Wave 2, men det vil ikke bli brukt i bedriftssammenheng før vi får mer spektrum tilgjengelig, mener derfor Fredriksen. Nå er det slett ingen utenkelig tanke, tatt i betraktning endringene vil har sett i frekvenstildelingene til mobilnettverkene de siste få årene.

Enorm ytelsesøkning

Likevel, om vi slår sammen absolutt alle forbedringer og nye muligheter i 11ac, så lander vi på en total (aggregert) bitrate på 6,77 Gigabit per sekund (Gbit/s). Denne bitraten er imidlertid på fysisk (PHY) nivå i protokollene, slik at dette ikke er den utnyttbare kapasiteten som programmene våre kan bruke, helt tilsvarende det vi har sett i markedsføringen av tidligere standarder for trådløst nettverk. Se også tabell en annet sted på siden.

Ikke desto mindre har 11ac en bedre utnyttelsesgrad enn sine forgjengere, slik at de markedsførte tallene er nærmere virkeligheten enn noen gang før. For eksempel har Aruba tidligere målt praktisk ytelse på TCP-nivå for klientmaskiner. Med optimale radioforhold oppnådde for eksempel en Apple MacBook Air med to samtidige radiostrømmer (2x2:2) en gjennomstrømming av TCP på 572 Mbit/s, der teoretisk maksimum på PHY-nivå er 866,6 Mbit/s.

Dersom vi ekstrapolerer det resultatet opp til fullt teoretisk maksimum, vil altså et 802.11ac-nettverk kunne levere en TCP-gjennomstrømming på 4,47 Gbit/s. Dette er slett ikke dårlig, og er en dramatisk forbedring av ytelsen til forgjengeren 11n.

Det er også dette som er det langsiktige løftet til 802.11ac – at ytelsen og kapasiteten skal bli så høy at trådløse nettverk får en helt annen rolle å spille i virksomhetens lokaler enn noen gang tidligere.

Å bygge for 802.11ac

11ac for full maskin vil sette nye krav til installasjon og omgivelser. For å sikre tilstrekkelig signalstyrke hos klientene, slik at det blir mulig å nyttiggjøre seg alle de nye funksjonene i 11ac, må de fleste antakelig bygge tettere med mindre avstand mellom aksesspunktene enn for 11n.

-- Når man designer i dag for det trådløse kontor, designer man for minimum signalstyrke på -65 dBm (desibel –milliwatt) hos klientene. Det medfører at avhengig av de lokale forholdene, vil aksesspunktene måtte stå hver 15. til 20. meter, for at du skal kunne støtte applikasjoner som samhandlingsløsninger, tale og video i HD, forklarer Andersen.

I tillegg vil det komme høyere krav til tilkoblingene til aksesspunktene når majoriteten av klientene kjører Wave 2, og samlet bitrate gjennom aksesspunktet overstiger 1 Gbit/s. Da må også den kablete forbindelsen fra aksesspunktet og videre inn i nettverket få tilsvarende høyere ytelse.

Den enkle løsningen på dette i dag, er å koble flere 1 Gbit/s-forbindelser til aksesspunktet, og flette sammen trafikken, men dette fordrer jo at aksesspunktet fysisk støtter dette. Et annet alternativ er å gå opp til 10 Gbit/s, men igjen, dette må både aksesspunktet og kablingen fram støtte.

I tillegg jobbes det i flere standardiseringsorganer med 2,5 og 5 Gbit/s Ethernet på henholdsvis Kategori 5e og Kategori 6 tvunnet parkabel for å løse dette problemet. Her foreligger imidlertid ingen standarder ennå, slik at det heller ikke finnes noen aksesspunkter som er forberedt for dette nå. Det nærmeste må være aksesspunkter med utskiftbare opplinkmoduler, slik at det er mulig å oppgradere det fysiske grensesnittet på et senere tidspunkt.

Til sist er det verd å merke seg at de fleste Wave 2 aksesspunkter vil kreve kraftigere strømforsyning, dersom man bygger med elektrisitet via nettverket (PoE – Power over Ethernet). Den mest utbredte standarden for PoE nå, med 15,4 Watt, vil i svært mange tilfeller ikke være tilstrekkelig for de nye aksesspunktene. De vil kreve PoE+, som leverer 30 Watt gjennom nettverkskablingen, og det må utstyret i motsatt ende støtte.

Gigabit trådløsnett

Infrastruktur må oppgraderes eller skiftes ut med jevne mellomrom for å levere de nyeste, beste og raskeste teknikkene. Det gjelder i aller høyeste grad også for trådløse nettverk, der vi ser at utstyr må skiftes ut for å støtte de nyeste standardene. Nå henger tilbud og etterspørsel tett sammen når vi ser på bruken av datakommunikasjon; Om brukeren får tilgang til høyere kapasitet, så vil han finne anvendelser for den.

-- Det vi anbefaler våre kunder å gjøre nå, er å forberede grunnen for flere klienter, og klienter og applikasjoner som kan bruke, eller krever høyere båndbredde enn det de har i dag, forteller Nils-Ove Gamlem.

-- Det er klientene som mangler, nå har vi fått aksesspunktene fra de ulike leverandørene som støtter 11ac Wave 2, men så er det et begrenset utvalg av klienter som støtter dette nå, sier Fredrik Andersen.

-- Det finnes analyseselskap som mener at først i 2017 vil vi ha nådd punktet der 11ac har oppnådd høyere adopsjon enn 11n. Først da vil vi altså ha flere 11ac-klienter enn 11n-klienter i nettene, legger Gamlem til.

Men vi vet også at på det tidspunktet vil trådløsnettene de fleste har i dag være kraftig overbelastet, både av antallet og kapasiteten til de nye klientene. Da vil et Gigabit trådløsnett være påkrevd for å holde unna. Derfor kan det være på sin plass å kikke på Wave 2-teknologien i løpet av 2016, selv om vi vet at denne historien kommer til å gjenta seg lenger inn i framtiden, når den komplette IEEE 802.11ac-standarden skal implementeres.

Les om:

Nettverk