白皮书:便携式 Wi-Fi 分析的案例

在目录位置,请将斜体的简短导语置于顶部...本白皮书介绍了便携式 Wi-Fi 分析的基本方面:在需要的时候,便携式分析适用的活动类型以及限制。

简介

请想像您的理想无线网络。尽量保持现实,但也要乐观。保留真正需要的,避免幻想。

我们可以先来定义“理想”。“理想”可以表示“对用户理想”或“对管理员理想”。用户需要流畅的连接;唤醒设备即可打开。一致的接入是必需条件。速度至少要有 5 Mbps;速度足够运行典型的企业应用。当您在家使用 Wi-Fi 时,通常这些可能就是您想要的东西。

现在我们从管理员的角度定义“理想”无线网络。管理员喜欢功能确定的设备。例如,如果供应商说接入点支持最多五十个用户,那么它就应该支持五十个用户。管理员还希望安装简单且可重复。网络应该是可以测试的 — 吞吐量测试应该符合实际的性能。设置网络之后,管理应该是可行的:集中化,极少数情况下 NOC 需要修复基础设施问题。基本上,管理员喜欢可以像有线网络那样管理的无线网络。

从某种程度上讲,用户和管理员有着共同目标:简单、可预测的 Wi-Fi。遗憾的是,无线技术经常使无线用户的需求和无线管理员的希望发生分歧。最容易发生分歧的领域就是故障排除和分析。Wi-Fi 使用射频 (RF) 作为物理层,而 RF 会因位置而出现差异;这使得故障排除和分析需要在发生问题的地方执行。管理员希望可以集中排除故障,但鉴于要为用户提供良好的 Wi-Fi,所以最好为便携式故障诊断。

对于 Wi-Fi 的防御,通常与以太网没有什么不同。无论是 Wi-Fi 还是以太网,网络物理层的中断都会使一致接入无法实现。让 Wi-Fi 变复杂的原因是: Wi-Fi 物理层是空气。关门、人走动甚至有人将手中的智能手机放到耳边时都会引起空气变化。这就像管理有线网络时,数据线会因为人从桌前站起而松动一样。要对这样的网络进行故障排除,你需要有人在用户桌子旁确保线不会松动。对于无线世界,等效的情况就是有可以携带到用户桌前的故障排除和分析工具。

便携网络分析对很多人都是新事物,即使是有多年 Wi-Fi 经验的管理员。所以在本白皮书中,我们将尝试解释便携 Wi-Fi 分析的基本方面:在需要的时候,便携式分析适用的活动类型以及限制。然后,本白皮书还将提供一些与使用 Netscout 的一流便携分析仪 AirMagnet WiFi Analyzer 相关的一些技巧。

转向便携时

便携网络分析是无线 LAN 故障排除和分析工具套件中不可缺少的部分,但要明智地使用。如果未做好准备,便携分析会很困难和/或非常耗时。即使像 AirMagnet WiFi Analyzer 这样相对直观的便携分析仪也需要技能熟练的专业人员,通常需要经过正式培训才能理解上面所述的所有差异和功能。另外便携意味着具备携带运行 AirMagnet WiFi Analyzer 的笔记本前往需要故障排除和/或分析的位置所需的必要条件。

一般来讲,便携分析应该是解决 Wi-Fi 问题的最后几步。第一步是验证用户设备上配置的设置。第二步是保证已根据成熟的射频原理设置了无线 LAN 基础设施。完成这两个步骤后,第三步应该是使用便携无线分析仪。

验证用户设备是否正确地配置了 Wi-Fi 设置通常很简单,但有一些建议可能会为专业人员提供帮助。在拥堵的 Wi-Fi 环境中,删除/忘记现有 Wi-Fi 配置并重新手动配置 SSID(通过输入 SSID 而非单击或点按)可以让 Wi-Fi 连接更加一致。手动 SSID 配置会让用户设备认为该 SSID 是隐藏的。如果消费者的 Wi-Fi 设备认为某个 SSID 是隐藏的,设备就会发射一系列探测请求消息以维持连接。探测请求消息使消费者设备能够注意附近的 Wi-Fi 接入点,即使该区域有大量邻近的 Wi-Fi。另一个以设备为基础的可能有助于 Wi-Fi 故障排除和分析的技巧是利用用户设备上的“发现”功能。发现功能显示设备的当前信道和 BSSID(接入点的无线 MAC 地址),从而避免了与大型基础设施内诊断 Wi-Fi 连接性问题相关的不确定性。

如果验证设备设置后用户仍然不满意,则可能是无线 LAN 基础设施的设置需要调整。根据射频原则设计和配置无线 LAN 基础设施是避免需要便携 Wi-Fi 分析的重复性问题类型的最可靠方式。优秀的射频原则包括配置与用户设备发射功率水平(智能手机和平板等消费性产品通常在 12 和 16 dBm 之间)一致的接入点发射功率水平,限制启用的接入点数量使任何 Wi-Fi 信道都只有一个接入点覆盖任何用户设备。可能还需要额外的基础调整,但手动设置接入点的发射功率和禁用过度接入点是很好的着手点。

但愿在验证用户设备的设置并调整基础设施的配置之后,您的 Wi-Fi 网络将变得理想 — 或者至少非常接近理想。如果没有,则应该开始便携 Wi-Fi 分析了。另外,在部分情况下,即使用户能获得满意的 Wi-Fi,便携 Wi-Fi 分析也是一种不错的方法。例如,如果一个地方要服务八十个用户,那么二十个用户有不错的 Wi-Fi 肯定不会让您满意。所以,不管是问题区域还是需要主动维护的区域,便携 Wi-Fi 分析都是有用的。

最后,是否使用便携方法应该由一个问题来决定:是否忽视了某些因素?如果 Wi-Fi 在仓库货架附近变差,那么问题可能出在货架上。您需要看看货架附近发生了什么。如果 Wi-Fi 在大学讲堂坐满时变差,则可能是学生设备影响了射频质量。您需要查看学生坐的某些位置发生了什么。

至此,我们已经为您说明了可以使用便携分析的大致范围。我们还为您列举了一些具体例子。下面是我们发现可以使用便携分析仪的一些情况和活动。

捕获用户设备检测到的东西

如果捕获设备检测到的 Wi-Fi 流量和用户设备检测到的不同,无线捕获经常会有误导性。如果无线故障排除和分析工具捕获的帧无法到达用户设备,则会导致错误的分析。如果相反,故障排除和分析工具错过了用户设备检测到的帧,也会导致错误的分析。但是现实是 Wi-Fi 捕获永远不会是完美的。射频不断变化的本质和不同设备的无线电和天线之间的差异一定会造成捕获的和用户设备实际检测到的存在差异。所以我们希望的只是减少这些差异。而便携分析工具是减少捕获和使用差异的最佳方式。

分布式无线分析系统虽然越来越流行,但在准确地捕获用户设备检测到的东西方面有一个重大限制。与智能手机、平板和笔记本等典型用户设备相比,分布式捕获系统中使用的传感器有更高的增益天线。传感器使用高增益天线是有原因的:更高的增益天线可以减少显示为中断的帧的数量。中断帧的数量降低会让管理员如释重负,但捕获的帧中断减少是有代价的:高增益天线检测到的东西太多。传感器天线捕获的许多帧,实际用户设备(低增益天线)可能根本接收不到。最终结果就是分布式传感器上的帧(包)跟踪中检测到的问题可能并不是实际用户设备的问题,反之亦然。

AirMagnet WiFi Analyzer 提供了额外的保护以避免捕获欺骗性帧轨迹。AirMagnet WiFi Analyzer 不仅可以配置在便携笔记本上运行以带到靠近用户问题设备的地方,也可以配置 AirMagnet WiFi Analyzer 使其仅保存和记录高于设定的信号水平的帧。这样,如果用户的智能手机配备了非常低的增益天线(实际上大部分现代智能手机天线增益都少于 1 dBi),则 AirMagnet WiFi Analyzer 捕获适配器可使用稍微高的天线增益。

修复丢失帧问题

下一部分会让人难以承认。我们热爱 Wi-Fi 分析。我们认为那样会使用户更满意 Wi-Fi,而在一天结束时,这就是网络的一切。问题在于 Wi-Fi 分析仪会错过很多东西。这不是有线网络,可以将一个交换机端口的物理属性映射到另一个端口来捕获和分析。映射射频的物理属性是完全不可能的,而且它会导致丢帧。

考虑一下,丢失帧的问题实际是 802.11n 和 802.11ac 设备可能使用多输入多输出 (MIMO) 技术。(智能手机不使用 MIMO,但许多平板、笔记本和其他较大的 Wi-FI 设备需要。)MIMO 为提高现代 WiFi 的速度和范围做出了巨大贡献。但是 MIMO 有时候也会使发射的帧无法被捕获。这正是另一个使分析工具和实际设备的射频属性产生差异的物理变量。

因为射频的固有性质,丢失帧问题无法被完全消除。分布式和便携 Wi-Fi 分析仪因而受到影响。但是便携分析仪有能力减少丢失帧的问题,但分布式分析仪通常没有。

减少丢失帧的问题涉及两种解决方案:捕获附近用户设备和调整捕获天线朝向。分析式和便携分析仪可在靠近用户设备的地方捕获无线电。例如,一家大型零售连锁店将分布式分析传感器放在柜台下,即员工通常使用他们的 Wi-Fi 销售点设备的地方。传感器的限制是它们无法重定向。便携网络分析则可以倾斜或翻转。在许多情况下,在便携 Wi-Fi 分析仪上倾斜或翻转捕获适配器即可以可靠地捕获 MIMO 帧。

如果您使用 AirMagnet WiFi Analyzer,您可使用“基础设施”或“通道”屏幕验证丢失帧是不是重大问题。如果您看到大量控制帧的数据帧少于 30% (可在任一屏幕上的“帧”树下轻松查看),则表示 AirMagnet 捕获适配器可能因为 MIMO 而丢失帧。(使用较宽的信道,包括 40 MHz 802.11n 信道和 40 MHz 或 80 MHz 802.11ac 信道,也可能导致部分 Wi-Fi 捕获适配器丢失帧。)


 

移动捕获适配器、侧翻捕获适配器或对捕获适配器的朝向做其他调整经常会导致一度丢失的 MIMO 数据显示在便携分析仪软件上。

有时候也可通过更换捕获适配器解决丢失帧的问题。如果使用 AirMagnet WiFi Analyzer 等便携分析工具,更换捕获适配器通常是一个简单的过程。USB 适配器可更换为 ExpressCard 适配器,甚至是 USB 适配器的不同型号也可如此。如果无线捕获时使用静态传感器,则通常无法更换捕获无线电和天线。

识别最佳信道

虽然问题最大的 Wi-Fi 部署可能需要新接入点、不同的天线或更改接入点安装位置,但大部分企业 Wi-Fi 部署只需优化现有的接入点射频设置即可获得足够的改进。优化射频设置涉及三个任务:禁用过度的接入点无线电、配置接入点发射功率使其与用户设备的发射功率大约一致,以及选择最佳信道。发现(又称扫描仪)应用最适合识别应该禁用的接入点无线电,并且可以使用任意 Wi-Fi 分析仪 - 分布式或便携式 - 找出最佳的发射功率设置。



 

信道选择是需要便携 Wi-Fi 分析仪的最佳活动。企业 Wi-Fi 网络的协议可以自动优化射频设置,但这些协议失败的原因也是便携分析仪成功的原因:位置。自动射频配置协议收集接入点即静态设备捕获的数据。要了解最佳信道,便携设备必须在用户需要连接的位置捕获。从用户的位置捕获可在选择射频设置时使用更准确的信息。

有许多指标可用于确定哪个信道最适合接入点,但有两个最合适:重试 % 和数据速率。接入点和用户设备使用高数据速率并显示低重试百分比时,表示正在高效率地使用信道。这两个统计数字,加上信道上现有的相邻接入点和工作站的数量以及信道上管理流量的量,都是表示哪个信道可能最适合用户需求的相关指标。


 

关于识别最佳接入点信道设置的最重要一点是,要在用户连接的位置分析,而不是在安装接入点的位置。虽然接入点附近信道拥堵确实不理想,但用户设备附近信道拥堵会更恶劣。如果一个接入点周围的射频差,用户设备总是可以选择不同的接入点来关联。但是,如果用户桌面、小隔间或办公室的 Wi-Fi 差,则就无计可施了。用户要么必须移动到新位置,要么继续使用差的 Wi-Fi。因此,为安装的接入点选择最佳信道时,一定要在用户预期使用无线 LAN 的位置分析射频环境。

忽视,低估

在许多情况下,无线管理员最不想执行的就是便携式操作。这是可以理解的。便携 Wi-Fi 分析占用了管理员最宝贵的资源:时间。但便携分析是无线专业人员必需的武器。前往用户的位置、帧丢失时调整捕获方向以及根据真实环境和设备提供相应建议的能力都是不可替代的。

 


 

 
 
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