WLAN Anforderungen

Definition der eigenen WLAN Anforderungen

Welche Anforderungen habe ich eigentlich an mein WLAN? Diese essentiale Frage wird häufig mit einem „Voice“ oder „Barcode Scanner“ abgetan. Anschließend wird dafür ein Wert genannt. Aber auf welcher Grundlage wird dieser Wert definiert und wofür sollte ich eigentlich designen?

Mein WLAN Design basiert auf den Anforderungen der Applikation und der Endgeräte. Ich fokussiere mich heute auf die Anforderungen der Endgeräte. Die Basis dieser Anforderung definiert der Roaming Algorithms des Herstellers.

Beispiele

Ein Klassiker ist eine gewünschte Abdeckung von -67 dBm. Ist diese Anforderung gut oder schlecht, lässt sich diese Anforderung umsetzten oder nicht?

Es hängt von dem Endgerät ab. So sucht sich ein iPhone z.B. frühestens ab -70dBm einen neuen Access Point. Dies bedeutet, selbst wenn ich in allen Bereichen eine Abdeckung mit -67 sicherstelle, wird mein iPhone ein schlechteres Signal aufweisen. Warum, weil es erst bei -70dBm nach einen neuen Access Point sucht.

Zur Verdeutlichung habe ich mir zwei Endgeräte rausgesucht, für die entsprechende Anforderungen bekannt sind oder sich konfigurieren lassen.

Summit Client

Aus meiner Sicht der Klassiker ist der Summit Client. Dieser Client bzw. die zugehörigen Funkkarten werden in vielen Stapler Terminal eingesetzt und teilweise auch bei Barcode Scannern. Damit findet dieser Client Typ eine starke Verbreitung im Logistik und Lager Bereich.

Summit Client Utility

Summit bzw. Laird ermöglichen die Konfiguration von drei Parametern:

  • Roam Trigger
  • Roam Delta
  • Roam Period

Roam Trigger

Dieser Wert definiert die Signal Stärke, die der Client unterschreiten muss, um nach einen neuen Access Point zu suchen. Ist als Roaming Trigger also ein Wert von -75 dBm konfiguriert, wird keine Ausleuchtung mit min. -67 dBm benötigt.

Roam Delta

Als Roam Delta wird das Signal bezeichnet, um das ein neuer Access Point stärker als der alte Access Point gesehen werden muss. Bei einem Wert von 5dB, sucht der Access Point ab -75 dBm und wechselt dann auf einen Access Point mit min. -70 dBm Signalstärke.

Roam Period

Roam Period wird je nach Hersteller unterschiedlich definiert. Bei dem Summit Client umschreibt die Roam Period die Zeit, die ein Client mindestens mit einem Access Point verbunden sein muss. Ist dieser Wert zum Beispiel auf 60 Sekunden konfiguriert, muss der Client mindestes 60 Sekunden mit dem Access Point verbunden sein, bevor dieser sich mit einem neuen Access Point verbinden. Auch wenn die beiden Punkte Roam Trigger und Roam Delta erfühlt sind.

Source: Summit Data

Apple iOS

Weitere Geräte, die in größeren Stückzahlen im WLAN aktiv sind, sind iOS Geräte. Der folgende Eintrag ist für iOS Geräte ab Version 8 valide, iPhone, iPad und iPod touch.

Apple gibt als sogenannte Triggerschwelle einen Wert von -70dBm an. Bei einem stärkerem Signal sucht ein entsprechendes iOS Gerät nach keinem neuen Access Point.

Die Kriterien zur Auswahl eines neuen Access Point definiert Apple wie folgt:

  • 8dB stärker bei einer aktiven Datenverbindung
  • 12 dB stärker sofern das Gerät aktuell keine Daten aktiv überträg

Einen Wert vergleichbar zur Roam Period hat Apple nicht öffentlich dokumentiert. Allerdings wird dieser Wert bei anderen Herstellern auch gerne dahin definiert, dass das Signal mindestens die konfigurierte Zeit unter dem Roam Trigger liegen muss. Solche Einstellungen haben das Ziel, ein springen zwischen zwei Access Points zu unterbinden.

Source: Apple Support

Umsetzung

Wir haben jetzt unterschiedlichste Werte für zwei Gerätetypen erhalten. Für welche Werte soll ich nun mein WLAN designen?

Von großer Bedeutung sind die 1. und 2. Signalstärke. Der Wert für die 2. Signalstärke ist der Trigger. Die 1. Signalstärke wiederum ist der Trigger abzüglich des Delta.

Warum? Wenn wir uns an einem Punkt befinden, an dem der Trigger erreicht ist, können wir sicherstellen, dass ein Access Point der um den Faktor des Deltas besser ist, verfügbar ist. Hierdurch ermöglichen wir dem Client „jederzeit“ ein schnelles Roaming.

Summit

Bei Summit sind folgende Werte definiert bzw. können sogar optimiert werden:

  • Roam Trigger: -75dBm
  • Roam Delta: 5dB

Ein entsprechendes Design muss also folgende Anforderungen erfüllen:

  1. Signalstärke -70dBm
  2. Signalstärke -75dBm

Apple iOS

Bei Apple sind folgende Werte dokumentiert:

  • Roam Trigger: -70dBm
  • Roam Delta: 8dB bzw. 12dB

Für ein entsprechendes Design würde ich folgende Anforderungen ansetzten:

  1. Signalstärke -62dBm
  2. Signalstärke -70dBm

Clients die keine aktive Datenverbindung haben, würde ich persönlich zweitrangig sehen. Dies kann aber natürlich von Kunden zu Kunden abweichen

Apple & Summit

Ein Design für ein einzelnes Gerät ist überschaubar, aber was ist, wenn wir unterschiedlichste Clients im Einsatzt haben? Wir nutzten die stärksten Anforderungen an das WLAN. Mit diesen Anforderungen kann auch das Gerät mit den kleinen Anforderungen arbeiten.

Entsprechend würde ich ein Design für Apple und Summit Geräten mit den Apple Anforderungen umsetzten:

  1. Signalstärke -62dBm
  2. Signalstärke -70dBm

Apple Coverage Requirements

Der große Vorteil ist, dass die Summit Geräte sich konfigurieren lassen. So könnte man den Roam Trigger auf -70dBm und das Roam Delta auf 8dB entsprechend der Apple Anforderungen anpassen.

Unter den „Coverage Requirements“ lassen sich weitere Werte einstellen. Sind diese nötig? Ja und nein… Bei den angegebenen Parametern werden wir in der Simulation immer den nötigen SNR erreichen, Abstand vom Signal zum Rauschen. Dieser Wert ist wichtig, um eine gute Datenrate zu erreichen. Erreichen wir also einen guten SNR, gilt selbiges auch für die Datenrate. Damit ist der Wert „Data rate“ auch hinfällig.

Bei einer Validierung wiederum, können wir den „realen“ Wert für SNR und Data Rate anzeigen lassen. Hier ist es allerdings wichtig, dass es sich um eine Momentaufnahme diese Clients/Zeitpunkt handelt! Bei einem zweiten Rundgang kann sich das Gerät und die Umgebung schon wieder komplett anders verhalten.

Werte zum RTT und Packet Loss stammen aus einem aktiven Survey und spiegeln auch wieder nur den IST Zustand wieder. Hinzu kommt, dass es sich hierbei nicht um WLAN Werte handelt. Ist mein LAN ausgelastet oder eine Firewall blockt den PING, lässt dies nicht auf WLAN Probleme zurückschließen.

Elementar sind aber die anderen drei Werte:

  • Signal Strength -> Die Signalstärke des stärksten Access Point, -62dBm
  • Number of Access Points -> Hier genutzt als 2. Signalstärke, in dem wir mindestens 2 Access Points mit -70dBm anfordern und über die Signalstärke einen mit -62dBm. Alternativ kann dieser Wert auch für Location Anforderungen genutzt werden
  • Channel interference -> Wie viele Access Points darf ich max. auf einem Kanal sehen. Hier 1 Access Point bei -82dBm, dies sorgt dafür, dass wir nur einen aktiven Access Point pro Kanal haben (häufig schwer umzusetzen). Die -82dBm beziehen sich auf den Wert, den der Controller/Access Point für die sogenannte PreAmble Detection nutzt. Dies ist damit der Wert, bis zu dem ein WLAN Paket gelesen, berücksichtigt und verarbeitet wird. Bei einem schwächerem Signal, wird dies als Hintergrundrauschen verwertet.

Zusammenfassung

Die Werte für das Roaming variieren von Client zu Client, können teilweise aber an die Gegebenheiten angepasst werden. Ein Verständnis für die entsprechenden Clients ist daher von elementarer Bedeutung für ein solides WLAN Design. Häufig geben die Hersteller leider keine Informationen bekannt, hier gibt es dann Möglichkeiten von reverse Engineering, die allerdings sehr aufwändig sind. Auch kann ich hier nur einen Teil des Roaming Algorithmus herausfinden. Sämtliche variablen gibt leider kein Hersteller bekannt.

Auch die von mir umschriebenen Beispiele stellen sicherlich nur einen kleinen Teil des Algorithmus da. Dieser kleine Teil ist aber schon deutlich umfangreicher, als ein WLAN Design nach -67dBm aus dem Bauch heraus durchzuführen.

Footnote

Die angegeben Signalstärken beziehen sich auf die sogenannte RSSI, Received Signal Strength Indicator. Dieser Wert gibt die Signalstärke aus Sicht des Empfängers an. Passe ich bei dem Beispiel von Apple und Summit die Werte für die Summit Geräte an, gehe ich von gleichen RSSI Werten aus. Diese RSSI Werte können natürlich auch variieren und müssen bei dem WLAN Design zwingend berücksichtig werden.

Häufig verwenden die Hersteller unterschiedlichste Synonyme für die selben Werte. Was bei Apple z.B. Triggerschwelle heißt, bezeichnet Summit als Roam Trigger. Auf englisch nennt Apple dies Trigger threshold. Ich habe mich bei den entsprechenden Texten versucht an den Worten der Hersteller zu halten, um eine Suche nach diesen Werten zu erleichtern.

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