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          WLAN壓力測試放大802.11性能問題

          作者: 時(shí)間:2012-08-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          在一次不常見到的使用三家廠商設(shè)備的大規(guī)模中,人員發(fā)現(xiàn),隨著規(guī)模和流量的增加,許多都可能遇到性能極限,問題不在于廠商的設(shè)備,而在于協(xié)議的設(shè)計(jì)。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/193421.htm

          問題源于協(xié)議效率

          設(shè)計(jì)和操作這次的是一家名叫Novarum的咨詢公司。該測試證實(shí)了在高密度網(wǎng)絡(luò)下存在的兩個(gè)麻煩問題:首先,接入點(diǎn)之間相同信道的無線干擾會(huì)大大降低WLAN的總吞吐量;其次,常規(guī)的控制器+瘦接入點(diǎn)架構(gòu)不能隨著某一區(qū)域中的接入點(diǎn)數(shù)量的增加很好地?cái)U(kuò)展。

          根據(jù)Novarum的報(bào)告,這些問題的出現(xiàn)與媒體訪問控制(MAC)層的設(shè)計(jì)、處理確認(rèn)和重傳的方法,以及在持續(xù)的高流量負(fù)載下的問題處理有關(guān)。在目前很多WLAN產(chǎn)品以及利用這些產(chǎn)品建立的WLAN中,由于網(wǎng)絡(luò)中的無線客戶端數(shù)量比較少,并且它們的傳輸流主要由少量的和突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸流構(gòu)成,因此這種協(xié)議上的低效率并不會(huì)存在問題。

          基于n的高吞吐量WLAN(尤其當(dāng)運(yùn)行在5GHz信道時(shí))將會(huì)部分減輕這些問題的影響,但也不能完全消除。11n只是可以提供更大的“數(shù)據(jù)管道”,從而在高密度WLAN中達(dá)到網(wǎng)絡(luò)超載需要更多的流量而已。但由于11n更高的吞吐量,企業(yè)將尋求利用它做更多的事情(如傳送語音和視頻等),同樣容易造成網(wǎng)絡(luò)的超載。

          Novarum公司共同創(chuàng)建人Phil Belanger說:“如果不著手解決共信道干擾和對接入點(diǎn)協(xié)作的需要,將給支持無線語音和視頻的協(xié)議造成更大的。”

          測試環(huán)境力求真實(shí)

          2007年秋季,Novarum公司這次不同尋常(出于實(shí)際部署的接入點(diǎn)和客戶端數(shù)量)的測試在美國Sunnyvale市一個(gè)空閑的二層樓辦公室(約為20000平方英尺)里進(jìn)行,而通常的WLAN測試只是在一個(gè)類似實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中部署一臺(tái)接入點(diǎn)和十來臺(tái)客戶端而已。

          在這次測試中,Novarum動(dòng)用了72臺(tái)帶有無線網(wǎng)卡的筆記本電腦和54部無線VoIP手機(jī),通過15臺(tái)接入點(diǎn)(隨后使用10臺(tái)接入點(diǎn))連接在典型的辦公WLAN上。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備則分別使用來自Aruba Networks、思科和Meru Networks的無線控制器和接入點(diǎn)(Aruba 800控制器+AP 70;思科4402控制器+AP 1242;Meru MC3000控制器+AP 208)構(gòu)建。

          測試一共進(jìn)行了7次,在多數(shù)情況下都是先使用15臺(tái)接入點(diǎn),然后使用10臺(tái)接入點(diǎn)。接入點(diǎn)配備802.11a/b/g設(shè)備,但Novarum只進(jìn)行2.4GHz頻段上的11g測試。一次測試是純數(shù)據(jù)的,使用了72臺(tái)筆記本電腦;其余測試則是語音傳輸,分別進(jìn)行24、48和72個(gè)模擬VoIP通話。還有兩次測試為語音和數(shù)據(jù)混合測試,一次為測試WLAN可以支持多少VoIP手機(jī)的同時(shí)呼叫。Belanger表示,測試本意不是廠商設(shè)備的產(chǎn)品測評(píng),雖然它們有著類似的出發(fā)點(diǎn)。

          數(shù)據(jù)測試結(jié)果不夠理想

          關(guān)于測試結(jié)果,Belanger介紹說:“測試結(jié)果似乎出現(xiàn)門檻,超過這個(gè)門檻后,WLAN系統(tǒng)表現(xiàn)不佳。負(fù)載越大,出現(xiàn)的錯(cuò)誤就越多,從而導(dǎo)致更多的重傳,這反過來又加大了負(fù)載……”

          不同品牌的WLAN設(shè)備根據(jù)它們使用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)類型,以不同方式處理這種螺旋效應(yīng)。Aruba和思科采用Belanger稱之為“微蜂窩”的架構(gòu)——連接在中央控制器上的精簡型接入點(diǎn)。鄰近的接入點(diǎn)運(yùn)行在獨(dú)立的信道上,并且存在一些覆蓋重疊,以便為移動(dòng)客戶端提供無縫的覆蓋和漫游。這種模型為當(dāng)今大多數(shù)WLAN廠商所采用。

          相比之下,Meru可以將相鄰接入點(diǎn)設(shè)置為運(yùn)行在一個(gè)信道上,并對其“空中”行為進(jìn)行更多的控制。據(jù)Belanger 說,Meru控制器可以看到每臺(tái)接入點(diǎn)上的每個(gè)相關(guān)聯(lián)客戶端的傳送隊(duì)列,可以分配接入點(diǎn)用于每臺(tái)客戶端的時(shí)間。Meru設(shè)備沒有自己嘗試擠進(jìn)傳輸“大門”,而是耐心等著輪到自己,因此吞吐量比較穩(wěn)定。

          另一家廠商Extricom采取相類似的方式,將4個(gè)無線電裝置放在一臺(tái)設(shè)備中,但在其控制器中運(yùn)行整個(gè)802.11的MAC層。這種接入點(diǎn)只有無線電裝置和天線,甚至缺少CPU。Extricom聲稱,這是為了消除相同信道干擾,并在每個(gè)包的基礎(chǔ)上更好地管理客戶端的無線連接性。

          在使用72臺(tái)筆記本電腦和15臺(tái)接入點(diǎn)的純數(shù)據(jù)測試中,思科和Aruba所提供的總吞吐量還不到50Mbps。換句話說,在全網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),每臺(tái)客戶端只得到平均不到1Mpbs的吞吐量,而人們的預(yù)期是每臺(tái)接入點(diǎn)20Mbps吞吐量或15臺(tái)接入點(diǎn)300Mbps總吞吐量這樣的結(jié)果。

          但是,當(dāng)接入點(diǎn)數(shù)量減少到10臺(tái)時(shí),吞吐量卻大大增加。在Aruba的案例中,吞吐量增加近40%,由47Mbps增加到64Mbps。報(bào)告說:“更多的接入點(diǎn)允許更多的同時(shí)傳輸,這就造成更多的干擾,降低了這些系統(tǒng)的性能。”

          在Meru的實(shí)驗(yàn)中,辦公室為5臺(tái)接入點(diǎn)所覆蓋(這些接入點(diǎn)都運(yùn)行在2.4GHz頻段其中一個(gè)信道上),另兩組接入點(diǎn)(每組5臺(tái)接入點(diǎn))被添加到同樣的位置,每組接入點(diǎn)各使用余下的兩個(gè)信道中的一個(gè),所有接入點(diǎn)都以最大功率設(shè)置運(yùn)行。測試結(jié)果顯示,Meru可提供100Mbps的系統(tǒng)吞吐量,是思科和Aruba吞吐量的兩倍以上。有趣的是,當(dāng)Novarum將接入點(diǎn)數(shù)量減少到10臺(tái)設(shè)備時(shí),Meru的總吞吐量降到了60Mbps。

          Novarum的報(bào)告總結(jié)說:來自相鄰AP的相同信道干擾似乎對微蜂窩系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的影響。802.11無線電的干擾范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了有效的通信距離——在持續(xù)的高負(fù)載下,這種干擾變成了一個(gè)影響因素。而在這些高負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中的某些點(diǎn)上,如果使用Aruba和思科的接入點(diǎn),有30%到40%的數(shù)據(jù)包要進(jìn)行重新傳輸,而使用Meru接入點(diǎn)的重傳數(shù)量則少得多。

          語音呼叫也遇到極限

          而在語音測試當(dāng)中,Novarum發(fā)現(xiàn)Meru架構(gòu)能夠在總體上提供更好的語音支持——可處理更多的同時(shí)呼叫(Meru在語音測試中沒有遇到上限)并提供收費(fèi)質(zhì)量的語音。在使用10臺(tái)思科接入點(diǎn)時(shí),思科WLAN能夠處理大約24個(gè)VoIP呼叫。在處理48個(gè)或更多的模擬呼叫時(shí),思科不能提供收費(fèi)質(zhì)量。當(dāng)測試真正的手機(jī)時(shí),思科基礎(chǔ)設(shè)施似乎在26或28個(gè)同時(shí)呼叫時(shí)達(dá)到了極限。

          在報(bào)告的附錄中,Belanger這樣寫道:“我所看到的問題與802.11 MAC層協(xié)議相關(guān),在使用很多接入點(diǎn)和持續(xù)的高負(fù)載時(shí),這些系統(tǒng)非常容易出現(xiàn)不穩(wěn)定行為。Aruba和思科系統(tǒng)沒有出現(xiàn)任何故障。它們只是選擇了不解決這個(gè)問題。”

          目前,來自IEEE的兩個(gè)802.11工作小組11k和11t正致力于解決這個(gè)問題(至少是部分解決),方法是對接入點(diǎn)無線電設(shè)備(一定程度上對客戶端無線電設(shè)備)進(jìn)行更多控制。目前這項(xiàng)工作仍在進(jìn)行中。

          測試目的及客觀性

          最后,對Novarum壓力測試的信任程度取決于兩個(gè)問題:你是否認(rèn)同測試者的假設(shè),以及Meru對測試和測試者獨(dú)立性的影響。

          對此Belanger表示:“我們的測試中唯一不尋常的事情是數(shù)據(jù)測試中的恒定負(fù)載——這種負(fù)載相當(dāng)于72個(gè)人在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)從iTunes商店下載電影。”Belanger承認(rèn)這不是大多數(shù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的典型行為,但“我們期望這些系統(tǒng)能夠優(yōu)雅地處理這種負(fù)載。”

          Belanger表示,本次測試的主要目的不在于對3種產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)級(jí),而在于802.11協(xié)議在高負(fù)載下的行為,以及不同架構(gòu)如何對付這種行為。



          關(guān)鍵詞: 802.11 WLAN 壓力 測試

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