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802.11ac是否会令后院起火?

2014年2月25日 08:58  CCTIME飞象网  作 者:RuckusWireless(优科无线)中国区技术总监宣文威

    深入了解无线网络流量特征表明,802.11ac还可以更好地服务于骨干网络

    作者:RuckusWireless(优科无线)中国区技术总监宣文威

    如今,业内似乎都在为新的802.11ac标准困扰。

    现在802.11acWave1已经展开,厂商们承诺在5GHz频段上实现1.3Gbps的传输速率,在每个接入点可实现高达1.75Gbps的接入速率。然而,突然之间,全行业都在关注AP回传网络可能存在的瓶颈问题。换句话说,单一的千兆以太网上行链路是否足以保障各个接入点?

    答案很简单,“是的”,不仅是对Wave1,也包括11acWave2。原因如下:

    现实中不会出现理论最高值。

    尽管11acWave1有望达到聚合1.75Gbps的理论速率,真实世界里很难达到理论最大值,而且也不会达到。

    1.75Gbps是数据速率。然而真正的TCP吞吐量(也就是用户所体验到的),历来都是数据速率的50%左右。随着11n/ac帧聚合和其它方面的改进,即使是在最佳环境中,也只能实现65%左右(通常只出现在单一客户测试中)。所以仅为讨论目的,理论值的65%是可能实现的,也就是1.15Gbps左右。

    所以,假如:

   只有3x3:3客户端设备,一个在2.4GHz频段,一个在5GHz频段

   有非常良好的射频条件,没有邻居及其它射频干扰

    有能够产生维持700Mbps的TCP应用程序

    100%上行或下行的TCP应用程序

    那么也许能够实现一个千兆回程,至少人们是这样争论的。

    但在现实世界中这是不会发生的。

    客户端设备组合并不能支持最大性能。

    如果网络是由全部都支持80MHz信道(在5GHz频段)和三空间流的客户端设备组成,那可能存在像星星排成一列的这种偶然性,虽然可能性很小。

    回到现实:

    1.会有一些单流的客户端设备,如手机和平板电脑。

    2.会有一些双流的客户端设备,如平板电脑和大多笔记本电脑。

    3.会有一些不支持11ac最大值的11a/g/n设备。

    4.会有一些客户的服务区域距离接入点超过3米,因此具有较低的数据速率。

    所以,只要网络上有任何这类客户端设备(也确实有!),那么就可以和千兆饱和恶梦吻别了。网络上的每一个低性能客户端都将降低平均通话(airtime)效率,令千兆压力条件不复存在。

    别忘了以太网是全双工的

    比较Wi-Fi网络速度和以太网速度时,必须记住Wi-Fi网络是半双工的。所有通话(airtime)传输都是由上行链路和下行链路共享的。因此,如果存在一个理论最大信道容量,必须将其划分为上行链路和下行链路。相反,以太网是全双工的,同步有1Gbps的上行链路和1Gbps的下行链路。因此,要真正给这个千兆链路带来压力,就得推入所有Wi-Fi网络客户端的全部上行链路或全部下行链路流量。同样,在现实情况中,这是不会发生的。

    应用软件不会给1Gbps的回程链路带来压力

    再考虑到客户端设备性能的局限性,极少数的客户端应用程序和服务能产生突发的、一致的、高于700Mbps的负载需求。但同样,这不是单一客户端设备潜力的问题,而要综合所有来往流量共享通话(airtime)传输的客户端设备的潜力。

    高密度不会给1Gbps带来压力

    乍一看,高密度网络似乎会带来千兆压力,因而更容易达到网络最大值。然而,如果这么说的话,高密度情况更可能有不支持协议最大值的单流移动设备,从而造成重试和非数据负荷的通话(airtime)传输压力,使得总的网络潜能下降。

    今天大部分网络其实都无法交付承诺

    有多少网络能提供超过1Gbps的WAN链路,并可以交付基于网络的服务/应用?如今,可以通过云计算进行交付,而且大多数基于客户端的应用程序都使用云计算服务。

    本地局域网的应用程序/服务器更有可能持续处理1Gbps。试问如下情况是否多见:应用程序在特定方向需要超过1Gbps的速率,并且它是独立运行的,同时没有其它客户端设备产生流量?答案是不言而喻的。没有。

    成本永远是王道

    从商业角度考虑,很难相信有人愿意为所有接入点达到10GbE边缘花钱,也没人愿意在更高等级的Cat7布线上花钱(说实话Cat6可能更合理一些)。显然,为每个有链路聚合的接入点布多个铜缆成本过高。只要给预算负责人看一下单个成本较低的1Gbps链路在现实中遇到饱和状况的可能性,预算负责人就会像毫不犹豫地否定这个决定。因此,如果讲技术上说不通,从成本上考虑总是说的通。

    802.11acWave2又如何?

    所有迹象都表明11acWave2AP是三流(仍然)或更有可能是4×4:4流(5GHz上1733Mbps)。这些AP还能支持更高数据速率的160MHz信道。因此,Wave2千兆回程已经足够的理由是:160 MHz信道最适合于小型办公环境,将其纳入企业级产品是不实际的。此外,大多数企业客户端设备都不太可能支持160MHz的Wi-Fi网络信道。

    第4串流不会改变现实中的吞吐量压力

    考虑所有此前关于客户端组成、应用需求、回程问题,以及高密度等问题的讨论,接入点的额外空间流对回程链路几乎或完全没有影响。即使有,也几乎没有客户端能率先支持4个空间流。每个接入点的总吞吐量将继续受到低、中性能客户端的限制,即使是高性能客户端也很难产生近1Gbps的单向TCP流量。

    多用户MIMO也不会增加最大回程压力

    现在你可能会想MU-MIMO或接入点同时与多个客户端进行通信的能力,有可能改变这一切。然而不会。

    毫无疑问,如果有许多单流客户端设备,并且下行流量占多数的情况下,MU-MIMO会提高通话(airtime)传输效率。但是,接入点还是只有4个空间流,而且不是每个传输都用MU-MIMO。在许多情况下,MU-MIMO传输将同时只用在两个单流客户端上,这离千兆上限还差的很远。

    每个人都有邻居

    Wi-Fi网络性能几乎总是依赖于射频条件。尽管在实验室环境中,Wave2的最大数据传输可以接近千兆上限,问题是,与此相同的高性能网络必须与邻居分享通话(airtime)传输。展望未来,仍会有大量的802.11n网络存在,这将不可避免,因此必须面对向后兼容的现实。

    别再为千兆烦恼了

    这个故事的寓意是这样的:理论环境可能造成单个千兆回程的压力,但在现实世界中,客户端组成、射频环境、应用需求和网络基础设施意味着高性能全双工的千兆链路满负荷饱和是不可能的。那些凭借理论环境和论据就想说服客户升级有线网络的说法并不成立,所以别再为千兆烦恼了。

   

编 辑:崔玉贤
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