Christoph Fischer. DFKI Intelligente Netze. Optimierte Kanalauswahl in lokalen Funknetzen mittels SINR-basierter Algorithmen

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1 DFKI Intelligente Netze Optimierte Kanalauswahl in lokalen Funknetzen mittels SINR-basierter Algorithmen

2 Agenda 1. Motivation 2. Problemstellung 3. Anforderungen 4. Automatisierter Kanalwechsel 5. Funktionstest

3 Motivation Immer größere Verbreitung von WLAN Heimgebrauch Bürogebrauch Industrie 4.0 Off-loading im Mobilfunk Internet of Things

4 Problemstellung Unzureichende Organisation der Funknetze im WLAN ACS nur rudimentär umgesetzt, Kanalwahl nur bei Neustart Einstellungen sind statisch, die Auslastung des Netzwerkes ändert sich ständig Netzwerke im Umkreis verändern sich auch ständig und erzeugen Interferenzen Es wird eine flexible Kanalneuwahl benötigt

5 Anforderungen Was wird für eine optimierte Kanalwahl benötigt? Auslesen von Parametern der WLAN Umgebung (Interferenzen) Selektion der störungsärmsten Funkkanäle flexibler Kanalwechsel des Access Point ( on the fly ) Handover der Clients Optimierte Nutzung des WLAN

6 Anforderungen Verfahren zur Bewertung verfügbarer Kanäle: Über Monitoring Kanäle abhören Anhand der Anzahl aktiver APs Auslastung abschätzen Auslesen des Contention Window (größeres Zeitfenster bei mehreren Kollisionen) Die Kanalbewertung muss ebenfalls während des normalen Betriebs des AP stattfinden.

7 Anforderungen Abb.: Es werden 2 WLAN Devices genutzt um parallelen Betrieb zu gewährleisten

8 Automatisierter Kanalwechsel Das Scan Device liest über WLAN API cfg80211 folgende, sogenannte Survey Daten, aus: Frequenz Noise Active Zeit in Millisekunden Busy Zeit in Millisekunden Receiving Zeit in Millisekunden Transmitting Zeit in Millisekunden

9 Automatisierter Kanalwechsel Folgende Funktion berechnet aus den Survey Daten die Kanalauslastungen η = t busy t trans t active t trans (1) Nach dem ersten Scan wird der Kanal gewählt mit der geringsten Auslastung für den AP

10 Automatisierter Kanalwechsel Abb.: Nach dem ersten Startup mit aktivem AP

11 Automatisierter Kanalwechsel Der Scan Device erfasst weiter die Survey Daten. Auslastungsberechnung über eine festlegbare Zahl an Iterationen. Survey Daten werden über kompletten Zeitraum nach Anschalten des Devices erfasst Da über mehrere Iterationen gemessen wird, werden nur aktuelle Werte verwendet t old1 = t busy.old + t trans.old t old2 = t active.old + t trans.old η = t busy t trans t old1 t active t trans t old2 (2) Subtraktion der alten Surveydaten!

12 Automatisierter Kanalwechsel Das Rauschen wird miteinbezogen, sobald es die Schwelle von -50dBm überschritten hat η N = η 2 10 N 10 (3) Nachdem der richtige und aktuelle Interferenzwert erfasst wurde, wird er über die Iterationen gemittelt

13 Automatisierter Kanalwechsel Kanalbelegung im 2,4GHz Band load Kanal 20MHz Kanal Hüllkurve erfasster load

14 Automatisierter Kanalwechsel AP muss selbst den load erfassen AP load wird als Bezugswert genommen besserer Kanal gefunden neuer AP gestartet AP wird von Hostapd administriert Bei dem Start des neuen AP müssen beide AP 30s gleichzeitig online sein. Sendeleistung des alten AP wird reduziert Clients wechseln auf den neuen AP (durch ESS Einstellungen)

15 Funktionstest Die optimierte Kanalwahl wurde mit einem Programm Namens Iperf getestet bietet die Möglichkeit eine TCP Verbindung voll auszulasten Auslastung des Funkkanals Verbindung die parallel zu dem Kanalwahl AP besteht Störung auf gleichem Kanal wie der Kanalwahl AP

16 Funktionstest Störung auf Kanal 6 1 Interferenzen im 2,4GHz Band 0.75 Load AP Kanal Scan Kanal des Access Point Scan Kanal1 Kanal6 Kanal11

17 Automatisierte Kanalwahl Weitere Fragen?

18 Automatisierte Kanalwahl Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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