白皮书:使用 AirMagnet WiFi Analyzer 分析 BYOD

使用 AirMagnet WiFi Analyzer 分析 BYOD

本文旨在帮助网络人员了解支持 BYOD 时的一些关键问题。该文档将介绍支持各种 Wi-Fi 设备的重要和有时被忽略的方面,以及 BYOD 支持的具体解决方案和策略,其中包括 NetScout 无线 LAN 分析工具 AirMagnet WiFi Analyzer 提供的各种功能。

目录

  • 简介
  • 不同的设备,不同的功能
  • MIMO 支持
  • 分集天线
  • 传输功率
  • 探测行为
  • 重复
  • 漫游行为
  • 结论
使用 AirMagnet WiFi Analyzer 分析 BYOD
 

简介

销售员销售商品时,通常都是双赢的。买卖双方在买卖结束后都很满意。喜欢薄荷脆皮巧克力冰激凌的消费者进入冰激凌店,看到其喜欢的口味并愉快地购买。买方获得冰激凌,卖方获得货币,双方在买卖结束后都很满意。销售员一直都喜欢双赢的交易。

相反,网络专业人员在处理用户的问题时经常面临输赢的局面。用户的要求经常会给网络人员提出更多的难题。用户可能需要提高网速,但网络人员却要承担成本。用户可能需要自由访问,但网络人员却需要保证其安全。用户可能需要使用其自己的设备,但网络人员却要解决 BYOD(自带设备)为 Wi-Fi 带来的管理难题。

在许多情况下,抵制 BYOD 是徒劳的,因为从一开始用户已经赢了。一旦用户看到 BYOD 的好处 - 高生产率、高客户满意度、低设备购买成本,对于许多公司来说拥有能够为 BYOD 提供支持的网络人员就至关重要。

如果网络中已部署了这些服务且服务效果很差,这些做法也可用于优化网络以提升服务质量和用户体验。

 

不同的设备,不同的功能

为 BYOD 提供支持时需要记住的最重要一点是不同的 Wi-Fi 设备具有不同的网络行为。所有 Wi-Fi 设备都支持 802.11 标准,但是此标准中存在许多变化。

Wi-Fi 设备之间的不同之处如下:

支持的标准:802.11ac 是最新的 Wi-Fi 标准,不过企业 BYOD 网络可能必须支持其他标准。802.11n 在 2007 年首次在设备上应用,在 2009 年由国际电工电子工程学会 (IEEE) 正式批准,是 2.4 GHz 频段 Wi-Fi 的最新标准(也是企业无线 LAN 的最常见频段)。802.11a 和 802.11g 标准是 21 世纪中期常用的标准,现在较少使用常见智能手机、平板电脑和笔记本电脑的非传统设备的无线 LAN 仍然支持这两种标准。802.11b 标准起源于 20 世纪 90 年代,现在某些情况中仍然支持此标准,但是现代企业 Wi-Fi 部署中日益减少采用此标准。

AirMagnet WiFi Analyzer 立即检测和分类连接到网络的智能手机和平板电脑。此功能允许用户授权这些设备,快速进行排除故障并解决这些设备所造成的问题,以及确定它们对 WLAN 网络造成的性能和安全性影响。

使用 AirMagnet WiFi Analyzer 分析 BYOD

AirMagnet WiFi Analyzer 是检测 BYOD 环境中各 Wi-Fi 设备支持哪种标准的实用工具。在 Wi-Fi Analyzer 的“基础设施”屏幕中,所有设备都标有一个或两个字母序列以表示此设备所支持的标准。WiFi Analyzer 从 Wi-Fi 设备传输中捕获的管理帧中选取此信息。

 

MIMO 支持:多入多出 (MIMO) 天线是允许设备使用两倍或三倍高的数据速率或允许设备提高一致性和范围的天线系统。设备数据表中可能已表明了设备是否支持 MIMO,但是某些情况下,诸如 AirMagnet WiFi Analyzer 等的协议分析仪可能需要判断设备是否支持 MIMO 功能。

MIMO 天线系统可以下列两种方法之一改善 Wi-Fi 连接:通过提高数据速率或通过加强一致性和扩大范围。MIMO 技术可以同时发送和接受两种或三种数据流。基本上,同一频率被两个或三个不同的天线重复使用两到三次(在同一时间;MIMO 不是时分)。Wi-Fi 设备利用 MIMO 天线系统的一种方法是如果数据流唯一,则数据速率翻倍(使用两种串流)或三倍(使用三种串流)。这被称为空间复用。如果数据流等同,则会提高一致性和/或增大范围。许多 MIMO 技术使用相同的数据流,其中包括最大比组合 (MRC)、空间-时间块编码 (STBC) 和发射波束成形 (STBC)。

基本要求是 MIMO 的设备支持适合无线 LAN。设备使用较高的速率(这样能够提高无线 LAN 的整体吞吐量)或者设备扩大其范围和/或提高效率。(总之,MIMO 要么提高速度,要么扩大范围/提升一致性。MIMO 无法同时在同一设备上创建数据流和等同的数据流。)

AirMagnet WiFi Analyzer 可用于检测是否支持 MIMO,是否为简单。这也体现了使用 WiFi Analyzer 的基本规则之一:如果您要查看数据包,则用错了设备。使用其他协议时,要求 AP 信道执行捕获,然后进行过滤以仅显示探测请求帧,之后打开这些探测请求的帧体以查看 HT(高吞吐量)能力信息。这使识别设备的 MIMO 能力变得相当复杂。相反,使用 WiFi Analyzer 时,仅需在“基础设施”屏幕中右键单击设备并选择“802.11n/ac 效率”即可查看 MIMO 能力。(因为 WiFi Analyzer 可以探测设备是否在使用 802.11n 或 802.11ac,实际显示设备所支持的所有标准。)选择“802.11n/ac 效率”之后,WiFi Analyzer 将自动切换到“WiFi 工具”屏幕。此效率工具将自动被选择,自动显示上行链路信息。上行链路信息指示所选 Wi-Fi 设备支持 MIMO 连局的数量(若有)。

使用 AirMagnet WiFi Analyzer 分析 BYOD

识别 Wi-Fi 设备是否支持空间复用是 BYOD Wi-Fi 环境中管理预期的重要事项。如果设备支持更多空间复用数据流,则 Wi-Fi 环境的整体性能将增加,因为可以采用更高的数据速率。

数据速率经常被误解。高数据速率不一定确保设备能够更多访问 LAN 资源或 Internet。相反,高数据速率要求在设备向/从 LAN 或 Internet 获得发送或接收数据的权限之后使用较少的 RF 信道时间。这意味着高数据速率始终对 Wi-Fi 有益。即使企业对访客带宽有严格的限制(例如,Internet 速度为 2 Mbps),也应该尽可能提高所有设备的数据速率,以避免访客拖慢 LAN 或内部用户访问 Internet 的速度。

 
iPad Air

多数 Wi-Fi 设备不支持 MIMO,不过许多设备支持 MIMO。从 iPad Air 开始,Apple 平板电脑开始支持双数据流 MIMO,在纯 RF 信道条件下此技术可以使数据速率翻倍。笔记本和台式机能够支持长效 MIMO,不过具体支持情况在双数据流、三数据流上都不同,在某些“上网本”上甚至可能不支持 MIMO。

分集天线:分集天线通过使用多个天线来接收所发送的无线电波来提升 Wi-Fi 的一致性和可靠性。

MIMO 支持和分集天线支持经常同时具备,但并不始终如此。设备可能支持分集天线而不支持 MIMO。因为 MIMO 使用多个射频链路通过单个 RF 信道同时传送数据,MIMO 会降低电池寿命。诸如平板电脑和“上网本”等某些较大的设备可能支持分集天线而不支持 MIMO。

智能手机由于其体积相对较小通常不支持 MIMO 或分集天线。MIMO 和分集天线需要在设备内部将天线彼此分开相当距离,智能手机空间小无法使用多天线技术。(不过,天线技术和智能手机技术都在发展,分集天线可能某天将用于智能手机之上。)

可是,不要求 Wi-Fi 设备在传送帧时指明是否支持分集天线。如果支持 MIMO(见之前部分),则一定支持分集天线。如果不支持 MIMO,则需要查看 Wi-Fi 设备供应商文档以了解是否支持分集天线。

传输功率:AP 使用设备连接 Wi-Fi 时的相同传送功率时,Wi-Fi 通常都能最佳工作。问题是智能手机、平板电脑和笔记本电脑的模式不同,其发送功率也不同。

鉴于 Wi-Fi 是双向通信,因此最佳方法是将 AP 的发送功率与此功率相关的 Wi-Fi 设备相配对。Wi-Fi 设备在下载各网页时必须向 AP 发送 HTTP 请求。当许多应用程序需要比上行链路流量更多的下行链路流量时,使用发送功率匹配使 Wi-Fi 仍然能够最佳工作,因为匹配发送功率能够最少化重新传送数据帧的数量。重新传送数据帧对 Wi-Fi 通道非常有害,因为各重新传送的帧都需要创建多余的信道时间,这会最终限制所有 AP 和基站对 Wi-Fi 信道的可用性。

 

AirMagnet WiFi Analyzer 可以识别 AP 传送功率是否大约等于诸如智能手机、平板电脑或笔记本打电脑等 Wi-Fi 设备的传送功率。测试传送功率是否匹配时,首先使用 Wi-Fi 设备上的应用程序。然后使用 Wi-Fi analyzer 并导航至“基础设施”屏幕。在“基础设施”屏幕上,单击 Wi-Fi 设备所连接的 AP 以开始在 AP 和设备正在使用的信道中进行捕获。AP 的左边有一个 [+] 图标。单击 [+] 图标,然后单击正在运行应用程序的 Wi-Fi 设备。此时,Wi-Fi Analyzer 将仅显示与所选 Wi-Fi 设备相关的统计信息。选中 Wi-Fi 设备时,“基础设施”屏幕的右下角显示统计信息。将标记为“总接收/总发送”的下拉框更改为“总发送/% 总量”以查看 Wi-Fi 设备发送的百分比流量。然后打开“帧”类别以查看“重试”帧的百分比。

使用 AirMagnet WiFi Analyzer 分析 BYOD

记录已发送的重试帧百分比之后,将下拉框更改为“总接收/% 总量”并记录已接收重试帧的百分比。

使用 AirMagnet WiFi Analyzer 分析 BYOD

如果重试百分比彼此匹配,则 AP 的发送功率大约等于 Wi-Fi 设备的发送功率。如果接收的重试百分比较高,则 AP 传送功率太低,如果传送的重试百分比较高,则 AP 传送功率高于 Wi-Fi 设备的传送功率。

在 BOYD 环境下调整 AP 发送功率以匹配 Wi-Fi 设备传送功率非常困难,因为需要支持许多不同的 Wi-Fi 设备。如果无法实际测试各 Wi-Fi 设备的传送功率,将 AP 传送功率设置为 12 dBm 到 15 dBm 是很好的方法。

探测行为:设备未连接 Wi-Fi 网络时,其发送探测请求帧以搜索附近 AP。

探测行为的问题在于,未连接 Wi-Fi 时某些设备发送太多探测请求帧,导致设备未连接时比已连接使用更多的 Wi-Fi 信道带宽。

总结:有时设备未连接 Wi-Fi 网络反而导致 Wi-Fi 性能下降。

未连接设备比已连接设备更影响性能,这似乎有悖常理,但是这就是 Wi-Fi 探测的工作方式。连接 Wi-Fi 设备后,仅在开始漫游时发送探测请求帧。未连接 Wi-Fi 设备时,因为设备一直搜索 Wi-Fi 连接,所以始终发送探测请求。探测请求所累积使用的 Wi-Fi 信道时间通常大于网络数据所积累使用的 Wi-Fi 信道时间。

企业 Wi-Fi 环境中的探测行为很难决断,因为其随着设备和操作系统的不同而不同。要确知 Wi-Fi 设备的探测行为是否会对 Wi-Fi 环境造成伤害的唯一方法就是亲自测试。即使对探测行为进行了测试,其也不是准确的科学方法。

测试 Wi-Fi 设备的探测行为可以通过 WiFi 分析仪上的“基础设施”屏幕来进行。在“基础设施”屏幕上,必须在屏幕左边选择 Wi-Fi 设备。选择 Wi-Fi 设备之后,必须断开 Wi-Fi 设备的所有 Wi-Fi 网络,但是必须打开 Wi-Fi 射频。(在 iOS 和 Android 设备上,此操作则是“Forget”(忘记)Wi-Fi 网络。)选择 Wi-Fi 设备之后,可以在“基础设施”屏幕的右下角的“统计”区域查看“探测请求”帧的数量。“探测请求”统计显示在“帧”的下方,也显示在“管理帧”的下方。

使用 AirMagnet WiFi Analyzer 分析 BYOD

既定 Wi-Fi 设备可能在所有 Wi-Fi 信道呈现相同的探测行为,但这也是不确定的。如果要查看更多有关探测行为的信息,可以使用 AirMagnet 的“解密”屏幕。在“解码”屏幕上,可以创建“探测请求”过滤器并可以应用到任何 Wi-Fi 信道。在各 Wi-Fi 信道上测试探测行为是既耗时又单调的工作,在极端情况下,探测 Wi-Fi 设备会导致无线 LAN 变得不稳定。

漫游行为:漫游行为存在有利面和不利面。

漫游行为的不利面:漫游行为是 BYOD 环境支持中最困难的部分之一。不仅不同的设备具有不同的漫游方式,而且有时因为运行不同的应用、附近存在太多的 AP 或因为设备内的运动传感器探测到运动,单个 Wi-Fi 设备的漫游方式也不同。漫游行为很难预测。

漫游行为的有利面:测试漫游行为非常类似于测试探测行为,因为探测是漫游的第一步。之前有关使用 AirMagnet WiFi Analyzer 测试探测行为的书面说明也适用于测试漫游行为。唯一的不同之处在于所测试的 Wi-Fi 设备必须在空间上远离其关联的 AP 以便触发开始漫游的探测行为。在当今的 Wi-Fi 设备中,接收信号强度指示 (RSSI) 用于触发漫游行为,因此在移动 Wi-Fi 设备进行漫游测试时,应该注意 Wi-Fi 设备上的 RSSI 读数。

确定设备开始探测时的信号强度之后,即可设计或调节基础设施来支持设备漫游。多数 Wi-Fi 设备能够以 8 dB 蜂窝差值流畅漫游。即设备以 -72 dBm 开始探测时,如果遇到另一 AP 发出至少 -64 dBm 的 RSSI,则该设备可以流畅漫游。

BYOD 环境中漫游支持的最后一项注意点是预计异常行为。实验室中 Wi-Fi 设备以 -72 dBm 开始探测,在现场使用时可能以其他 RSSI 开始探测。由于设备行为难于预测,漫游支持是管理 BYOD 环境中最困难的部分之一。因此,应该计划多次使用 WiFi 分析仪以了解不同设备处理漫游时的差异。

结论

本文介绍了 Wi-Fi 设备的不同处理方式,但随着无线 LAN 的不断发展,可能出现其他处理方式。尽管很难准确预测未来,但其中一点是确定的:不同的 Wi-Fi 设备的处理方式将仍然不同。一直都如此,而且 Wi-Fi 设备厂商仍然没有统一行为的迹象。因此,有必要花一些时间来分析各 Wi-Fi 设备的不同行为,这样可以深入了解 BYOD 环境中的各 Wi-Fi 设备。

 
 
Powered By OneLink