Wireless LAN Technologie Update 802.11ac und Apple Bonjour Holger Kunzek - IT Consultant Netzwerkberatung Kunzek Agenda Geschwindigkeiten wie im LAN? Stand der Technologie bei 802.11ac Hinweise zur Funkfeldplanung Apple Bonjour eine Herausforderung für Ihr WLAN? Lösungsansätze und Skalierbarkeitsgrenzen Ausblick auf kommende Funktionen Alternative Lösungsansätze 1
802.11ac IEEE 802.11ac Höhere Brutto-Datenraten: bis 6,9 Gbit/s Höhere Kapazität mehr Geräte gleichzeitig ohne Performanceverlust Bessere Übertragungsqualität für Anwendungen Effzienzsteigerung beim Stromverbrauch Status: IEEE Standard (JAN2014), Zertifizierung durch WiFi Alliance 2
Verbreitung von 802.11ac in Zukunft Quelle: Wi-Fi Alliance Media Deck & ABI Research, 2013 802.11ac Produkte Wi-Fi Alliance Zertifizierung: 472 Produkte (5. Mai 2014) http://www.wi-fi.org/certified-products-advanced-search 3
802.11ac Produkte (2) Enterprise Access Points Cisco, Aruba, Aerohive, Meru, Huawei, Meraki, Motorola, Ruckus.. typisch: 1,3 GBit/s, 80 MHz, 3 Spartial Streams SmartPhones/Tablets: 212 Wi-Fi zertifiziert (5.Mai 2014) Samsung, LG, HTC, Sony, Sharp, ZTE,.. typisch: Single Spartial Stream, max. 433 Mbit/s Liste 802.11ac Hardware https://wikidevi.com/wiki/list_of_802.11ac_hardware 802.11ac Weiterentwicklung von 802.11n Reiner 5GHz Betrieb Vermeidet belastetes 2,4 GHz Band Mehr Bandbreite für Channel-Bonding Kanalbandbreite wird angehoben: bis zu 160 MHz Von 40 MHz (11n) auf 80 MHz (802.11ac Wave1) Auf 160 MHz oder 80+80 MHz (802.11ac Wave2) Bis zu 8 Spartial Streams Effizientere Modulation: QAM 256 Erweiterete Funktionalitäten: Beamforming Multi User MIMO Dynamic Bandwith Allocation 4
802.11ac kommt in zwei Wellen 802.11ac definiert MU-MIMO (Multi User MIMO) Single User MIMO ein Endgerät sendet in Zeiteinheit Multi User MIMO (Wave2) mehrere Endgeräte können zeitgleich in der selben Funkzelle senden AP nutzt Beamforming Quelle: Cisco 802.11ac Whitepaper 5
PHY Data Rate (Mbps) Unterschiede Wave1 vs. Wave2 Wave2 erfordert neue Chipsätze Wave 2: größer 1 Gbit/s Netto Datenrate auf dem LAN - Interface: Designkriterien: Switchport, POE & Kabelqualität 802.11ac rate @ range Vergleich mit 11n 3500 3000 2500 2000 1500 11ac Wave 2 802.11ac wave2, 160 MHz, 4x4 4x4 802.11ac wave2, 160 MHz, 3x3 4x4 802.11ac wave2, 80 MHz, 4x4 4x4 802.11ac wave1, 80 MHz, 3x3 3x4 802.11ac wave1, 80 MHz, 3x3 3x3 802.11ac wave1, 80 MHz, 2x2 2x3 802.11ac wave1, 80 MHz, 2x2 2x2 802.11n 450Mbps, 40 MHz, 3x3 4x4 1000 11ac Wave 1 500 11n 3->3 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Quelle: Cisco 802.11ac Whitepaper Range (ft) 6
Was kostet die Geschindigkeit? Delta in db 11n vs 11ac Minimale Empfängerempfindlichkeit 20 MHz 40 MHz 80 MHz 160 MHz Quelle: Aruba 802.11ac Whitepaper Wofür wird das Design gemacht? BYOD und Anforderungen an das Funkfeld Site Survey berücksichtigt oft SmartPhones nicht! Site Survey: Laptop vs. Apple iphone Delta ist min. 5 db Aber: Smartphones haben fast immer ein deutlich schwächeres Signal RSSI?? Beispiel-Messung reales Projekt Geräte nebeneinander auf dem Tisch 7
Wofür wird das Design gemacht? Der BYOD Aspekt bei 802.11ac Mehrere Geräte pro Nutzer Für Smartphone typisch: 11ac mit einem Spartial Stream = max. 433 Mbit/s Beispiel: Broadcom Chip 4335: 802.11 a/b/g/n/ac 20, 40 und 80 MHz 11ac Beamforming, 11ac LDPC 11ac STBC Beispiel: Samsung galaxy 4 Zukünftig: MU-MIMO (Wave 2) Quelle: Wikipedia/Wiki/IEEE_802.11ac und Broadcom.com Verfügbare Kanäle für 80 MHz? Limitierte Anzahl von 80 MHz Kanälen verfügbar Wave2 & 160 MHz im Enterprise? Radar ETSI überarbeitet Funkfeldnutzung Ergebnisse in 2015 Nutzungsbedingungen 120 128 zusätzliches Spektrum?? 8
Koexistenz mit Sendern in der Nähe? RTS RTS CTS CTS Data frame Secondary 20 MHz Primary 20 MHz RTS RTS Channels not clear Secondary 40 MHz Kompatiblität zu 11a/n CTS/RTS je 20 MHz mit 11a Datenraten Erkennung Medium frei und Medium reservieren Dynamic Bandwith Operation Reduktion von 80 MHz auf 40 Mhz oder 20 MHz Optimierung der Funkfeldnutzung Planungsrichtlinien Funkfeld Design für 5 Ghz Design für kleine Funkzellen -65 dbm ist eine guter Startpunkt für die Überlegungen Beamforming ist mandatory in 11ac Richtwert: ein AP pro 200 250 m² Beste Platzierung der AP ist dicht am Nutzer! Kanalbandbreite 20/40/80 MHz ist vom Designziel abhängig 80 MHz: Smartphones hohe Datenraten gut für Akku, Zukunft: MU-MIMO 80 MHz: höchste Performanceanforderungen 40 MHz: guter Kompromiss 11n Migration & Kompatibilität (7% ac today) 40 MHz: mehr Kanäle, weniger Co-Channel Interference 20 MHz: minimale Co-Channel Interference 20 MHz: alte Endgeräte ohne Kanal 100-140 9
Planungsrichtlinien Infrastruktur Mit 802.11ac Wave2 Nettodatenraten größer 1 Gbit/s, mögliche Implementierungsmöglichkeiten sind: 10 GE mit herstellerspezifischer POE Lösung herstellerspezifische Lösungen mit > 1 Gbit/s (2,5G oder 5G) 2 x GE als Channel POE: mindestens 802.3at Enterprise Wave1 AP brauchen in der Regel > 15,4 Watt Herstellerspezifische Lösungen? z.b. Cisco - UPOE Zwei Anschlußkabel hoher Qualität (10 GE tauglich!) Migrationsstrategien 11n 11ac entwickeln: 802.11ac Wave1 AP als 802.11n AP nutzbar 802.11ac in Bereichen hoher Nutzerdichte Unterschiedliche Funkfeldparameter in Abhängigkeit des Standort Zusammenfassung 802.11ac Stand der Technik: 1,3 GHz, 3SS, 80 MHz 802.11ac wird 802.11n ersetzen Design für 5 GHz!!! Schnelle Adaptation bei Smartphones erwartet, verbunden mit starkem Wachstum der Nutzerzahlen Wireless ist die neue primäre Zugangstechnologie! 10
Apple Bonjour Eine Herausforderung für Ihr WLAN? Bonjour Automatische Erkennung von Netzwerkdiensten in IP-Netzen Zeroconf Implementierung von Apple, nutzt mdns Service auswählen ohne die IP Adresse zu kennen 11
Anwendungen für Bonjour AIRPLAY Mirror ipad to AppleTV AIRPRINT ipad, Mac, Windows Inhalte vom ipad auf AppleTV/Beamer darstellen Drucken vom iphone/ipad Einfacher Zugriff auf Geräte/Bedienoberflächen Problembeschreibung: Bonjour im Netzwerk Bonjour ist Link-Local Multicast und wird nicht geroutet 224.0.0.251 Apple TV Subnetz X ja nein Subnetz Y Bonjour Services No Services mdns-multicast-adresse IPv4: 224.0.0.251, IPv6: ff02::fb, UDP-Port 5353 12
Bonjour (mdns) Subnetz- übergreifend Subnetz WLAN A Subnetz WLAN B VLAN Bojour Services mdns Proxy Proxy- bzw. Weiterleitungs-Funktion von mdns Paketen notwendig Verschiedene Implementierungen: Linux Avahi (Open Source) WLAN Hersteller: Cisco, Aerohive, Aruba, Meraki,.. Switch/Router Hersteller: Cisco. Proxy Funktion am Beispiel Cisco WLAN Controller 13
AirPrint Offered AirPrint Offered Bonjour Proxy Funktion im WLAN Controller Bonjour Advertisement VLAN 20 Apple TV CAPWAP Tunnel VLAN 23 VLAN 99 ipad Bonjour Advertisement AirPrint Netzwekberatung Kunzek Quelle: Cisco 2014 Cache Bonjour Services on WLC VLAN 20 Bonjour Cache: AirPlay VLAN 20 AirPrint VLAN 23 Apple TV CAPWAP Tunnel VLAN 23 VLAN 99 ipad AirPrint Netzwekberatung Kunzek Quelle: Cisco 2014 14
Listen & Collect Client Service Queries VLAN 20 Bonjour Cache: AirPlay VLAN 20 AirPrint VLAN 23 Apple TV CAPWAP Tunnel VLAN 23 VLAN 99 ipad Bonjour Query AirPrint Netzwekberatung Kunzek Quelle: Cisco 2014 (Proxy-) Respond to Client Queries for Bonjour Services VLAN 20 Bonjour Response From Controller Bonjour Cache: AirPlay VLAN 20 AirPrint VLAN 23 Apple TV CAPWAP Tunnel VLAN 23 VLAN 99 ipad AirPrint Netzwekberatung Kunzek Quelle: Cisco 2014 15
Wie skaliert das in der Praxis? Proxy Funktion allein stößt schnell an Grenzen!!! Probleme in der Praxis Zu viele Dienste sichtbar - Auswahl der richtigen Geräte (Drucker,AppleTV) bei großen Installationen? Wie setze ich Nutzungs-Berechtigungen um? L3 Campus Wünschenswerte Funktionen Filterung pro Service-Type, Nutzer, Nutzergruppe Standort-abhängige Bereitstellung von Services Bonjour & L3 Campus L2 Sector = VLAN Domain = Bonjour Domain??? L2 Sektor L3 WLC Bonjour GW löst nur Problem in diesem Sektor!!! Theoretische Lösungsansätze: AP im L2 Sektor übernimmt die Funktion Funktionalität in den L3-Switchen implementieren Alternative Namensauflösung finden 16
Lösungsansatz AP hört auf mdns Pakete L2 Sektor CAPWAP Tunnel.1Q L3 Bonjour (mdns) Pakete werden im CAPWAP Tunnel zwischen AP und Controller übertragen (Cisco) Lokationsbezogene Dienste Auswahl einschränken auf Basis AP oder AP-Gruppe/Etage Lösungsansätze: Assoziierung des Gerät (AppleTV) am AP auswerten, Assoziierung + AP Neighborelist, statische Konfiguration 17
Nutzerbezogene Dienste Gruppe Teacher Gruppe Student Teacher Service Profile AAA Radius AV-Pair Filter Service Types Student Service Profile AirPrint AirPlay File Share itunes Sharing AirPlay File Share AirPrint Gruppe Teacher Gruppe Student Alternative Lösungsansätze 18
Lösungsansatz für das L3 Problem mit DNS Service Discovery (DNS-SD) Statische Einträge im DNS + Search Domain ( Subdomain ) für Clients bereitstellen ipad, Mac ( SW 10.4 ) und Windows mit Bonjour for Windows fragt die SearchDomain automatisch ab Apple AirPlay über Bluetooth Min. ios 7.1 Subnetz A Subnetz B min SW 6.1 Bonjour über Bluetooth Pro: Initiale Adressauflösung über Bluetooth, keine Proxy Funktion notwendig Einfache Lokalisierung/Auswahl des richtigen AppleTV in Ihrer Nähe Con: Lösung ausschließlich für Apple AirPlay Nutzer- oder Gruppen-bezogene Regeln nicht implementierbar 19
Google Chromecast Nutzt Multicast mit TTL 1 = nur im gleichen Subnetz übertragbar Lösung erfordert: Multicast und Ausschalten von Peer to Peer Blocking (Noch) keine vergleichbaren Funktionen für hohe Skalierbarkeit Zusammenfassung Bedarf für Bonjour Services ( AirPrint, AirPlay, ) Im Focus der Hersteller Gateway/Proxy-Funktionalität für Bonjour über L2 Grenzen hinweg & die Filterung der Dienste verfügbar Erweiterte Funktionalitäten für hohe Skalierbarkeit notwendig (Standort- und Nutzer-bezogene Filterung) Diskussion? 20
Holger Kunzek Netzwerkberatung Kunzek E-Mail: netzwerkberatungkunzek@gmx.de XING: http://www.xing.com/profile/holger_kunzek 21