digikilta 9.2.2017: oppilaitoksen wifi-suunnittelusta ja -toteutuksesta – pauli riikonen, dustin

14.2.2017 Pauli Riikonen

DIGIKILTA

Oppilaitoksen wlan-suunnittelu ja

-toteutus

14.2.2017 Pauli Riikonen

DIGIKILTA

Pauli Riikonen

• Wlan-konsultti, Dustin Finland Oy

• Kymmeniä wlan-toteutuksia kouluihin, sairaaloihin ja

yksityisiin yrityksiin

• MikroPC:n/Mikrobitin avustaja vuodesta 2009

3

Wlan-verkon vaatimukset

oppilaitosympäristössä

Wlan-toteutuksen työvaiheet ja tyypilliset

ongelmakohdat

AGENDA

Wlan-verkon todellinen suorituskyky

Laitevalmistajien omat suorituskykytestit

4

Wlan-verkon vaatimukset oppilaitosympäristössä

WLAN-VAATIMUKSET

5

Koulujen wlan-verkot aiemmin

WLAN-VAATIMUKSET

Yksi käytävälle asennettu

tukiasema tuo kuuluvuutta

useampaan luokkaan

Verkkoon liittyneitä päätelaitteita

pieni määrä yksittäistä luokkaa

kohden

6

Koulujen wlan-verkot aiemmin

WLAN-VAATIMUKSET

Kuuluvuusmittausten perusteella

yksi tukiasema näyttäisi riittävän

hyvin, mutta…

7

Entä, kun wlan-käyttö luokissa lisääntyy?

WLAN-VAATIMUKSET

8

Wlan-verkon vaatimukset oppilaitosympäristössä nykypäivänä

Verkon tulee kestää vakaasti vähintään 30 päätelaitetta luokkaa kohden

• Läppärit/tabletit + oppilaiden älypuhelimet

Tarvitaan siis kuuluvuuden lisäksi kapasiteettia!

Opetuksen kannalta epäolennaisten palveluiden (Facebook, Netflix, torrentit jne.)

kaistaa tulee voida rajoittaa, jotta verkon sulava toiminta opetuksessa voidaan taata

Verkon tulee olla keskitetysti hallittavissa ja monitoroitavissa (it-osastolla on paljon

muutakin tekemistä)

WLAN-VAATIMUKSET

9

Tarvitaan lisää tukiasemia:

WLAN-VAATIMUKSET

10


WLAN-VAATIMUKSET

11


WLAN-VAATIMUKSET

Perusperiaate:

Tukiasemat sinne, missä

käyttö on!

Ei laitekaappeihin, varastoihin,

välikaton yläpuolelle jne.

12

Suuri tukiasemamäärä vaatii optimointeja toimiakseen hyvin!

Päätelaitteet eivät välttämättä liity juuri tietyssä luokassa olevaan tukiasemaan, koska

viereisestäkin tilasta kantautuu niiden mielestä riittävän vahva signaali

• Korjaus: Tukiasematehoja pudotetaan, alimpia datanopeuksia kielletään, lisäksi laitevalmistajien omat

tekniikat, kuten Aruban Clientmatch

Tukiasemien kanavat saattavat mennä päällekkäin, jolloin syntyy häiriöitä

• Korjaus: 2,4 GHz:n radioita sammutetaan osasta tukiasemia, viiden gigahertsin kaikkia kanavia

hyödynnetään (19 kpl)

WLAN-VAATIMUKSET

13

Tukiasemamallin valinta

Useilla (vakavasti otettavilla) tukiasemavalmistajilla on tuotteita kolmessa kategoriassa

1. Kevyt sarja (entry level) – Vältä koulukäytössä

• Käyttävät usein samaa tekniikkaa kuin kotikäyttöönkin tarkoitetut tukiasemat

• Eivät kestä kuormaa hyvin (maksimissaan 15 yhtäaikaista käyttäjää toimiva raja-arvo)

• Soveltuvat esim. toimistokäyttöön, jossa yhteen tukiasemaan ei liity paljoa käyttäjiä

2. Keskisarja (mid-range) – Tarjoaa usein parhaan hinta-suorituskykysuhteen

• Suorituskyky aivan eri tasolla kevyen sarjan kanssa

• Kestävät vähintään 30 yhtäaikaista käyttäjää

• Eivät sisällä useimmiten ns. turhia ominaisuuksia

3. Raskas sarja (high-end, best in class) – Luokkakäytössä usein ylihintaisia hyötyihin nähden

• Käytännön suorituskyky luokkakäytössä useimmiten samaa tasoa keskisarjan kanssa

• Harkinnan arvoisia auditorioihin/liikuntasaleihin, joissa suurempia käyttäjämääriä

• Sisältävät kaikki mahdolliset hilavitkuttimet (2,5/5 gigabitin liitäntä, bluetooth beaconit, paperilla parhaat radiopiirit jne.)

WLAN-VAATIMUKSET

14

Wlan-toteutuksen työvaiheet ja tyypilliset ongelmakohdat

WLAN-TYÖVAIHEET

15

Wlan-toteutuksen työvaiheet

1. Verkon vaatimusten selvittäminen

2. Alustavien laitevalintojen tekeminen

3. Tilojen kartoitus ja tukiasemasijaintien määrittäminen

4. Lopullisen tuotelistauksen laatiminen ja tuotteiden tilaus

5. Wlan-verkon käyttöönotto

6. Toiminnan tarkistus ja mahdolliset korjaustoimenpiteet

WLAN-TYÖVAIHEET

16

1. Wlan-verkon vaatimusten selvittäminen

Aloituspalaveri, jossa käsitellään muun muassa seuraavat asiat:

• Miten paljon wlan-verkossa tulee olemaan käyttäjiä? Miten määrän odotetaan muuttuvan

lähitulevaisuudessa?

• Missä wlan-verkon tulee toimia? Pohjakuvat kohteesta mieluiten tässä vaiheessa!

• Tullaanko verkkoon päästämään ainoastaan koulun läppäreitä/tabletteja vai myös oppilaiden omat

laitteet?

• Onko kunnalla rakenteilla muita kohteita, joissa haluttaisiin hyödyntää samaa wlan-tekniikkaa?

• Millainen on alustava budjetti?

WLAN-TYÖVAIHEET

17

2. Laitevalintojen tekeminen

Päätetään vaatimusten ja budjetin perusteella tuotteet, jotka vastaavat parhaiten asiakkaan tarpeita

Mahdollisia virheitä:

• Valittujen laitteiden suorituskyky ei riitä käyttötarkoitukseen

• Valitut laitteet ovat aivan överikalliita ja ylimitoitettuja käyttötarkoitukseen nähden

• Valitut laitteet eivät tue kaikkia vaadittuja ominaisuuksia

• Laajennusvara on heikko

WLAN-TYÖVAIHEET

18

3. Tilojen kartoitus ja tukiasemasijaintien määrittäminen

Kaapeloinnin tarkistus

• Onko katossa vapaita verkkopisteitä tukiasemille? Uusiin kohteisiin suositeltavaa asennuttaa rakennusvaiheessa

datapiste kattoon kaikkiin luokkiin, auditorioihin ja suurimpiin aulatiloihin

• Voiko seinissä olevia verkkopisteitä hyödyntää?

• Onko kaapelointi vähintään cat5e-tasoa, jotta 1 Gbit/s taataan?

Jakamokaappien tarkistus

Tukiasemasijaintien määrittäminen

• Silmämääräisesti, simuloimalla, kuuluvuusmittausten perusteella tai näiden yhdistelmänä

• Suunnittelu viiden gigahertsin ehdoilla!

WLAN-TYÖVAIHEET

19

4. Lopullisen tuotelistauksen laatiminen ja tuotteiden tilaus

WLAN-TYÖVAIHEET

Tehdään lopulliset tuotevalinnat kartoituskäynnillä saatujen tietojen pohjalta

20

5. Käyttöönotto

Tukiasemien asennus suunnitelman mukaisille paikoille

Wlan-verkon konfigurointi

• Peruskonfigurointi + optimoinnit

Tyypillisiä haasteita:

• Palomuuria ja/tai kytkimiä hallitsee kolmas osapuoli

WLAN-TYÖVAIHEET

21

6. Toiminnan tarkistus ja mahdolliset korjaustoimenpiteet

Riittävän suorituskyvyn todentaminen

Ylikuuluvuuden mittaaminen (2,4 GHz)

Roamauksen testaus

WLAN-TYÖVAIHEET

22

Wlan-verkon todellinen suorituskyky

WLAN-VERKON SUORITUSKYKY

Wlan-verkon (ei niin mairittelevia) ominaispiirteitä

Half duplex -tyyppinen eli langaton päätelaite voi tietyllä hetkellä ainoastaan joko lähettää tai vastaanottaa dataa

• Vrt. lankaverkko, jossa lähetys ja vastaanotto samanaikaisesti on mahdollista (full duplex)

Yhden wlan-päätelaitteen tai -tukiaseman liikennöidessä kaikki muut samalla kanavalla toimivat laitteet ovat

hiljaa ja odottavat omaa lähetysvuoroaan

• Esimerkiksi mediatoistimet kuten Apple TV:t kannattaa kytkeä mahdollisuuksien mukaan aina lankaverkkoon!

Epävarma siirtotie: wlan on altis viiveenvaihteluille, pakettihävikille ja uudelleenlähetyksille

Päätelaitteiden wlan-sovittimet ja niiden ajurit merkittävässä roolissa koko wlan-verkon toimimisen kannalta, ei

ainoastaan tukiasemat!

• Halpisläppärit ja kiinalaiset halpis-Android-laitteet pahimpia


24

Wlan-standardit ja niiden nopeusluokat


Standardi Julkaisuvuosi Taajuus, GHzTeoreettinen

nopeus, Mbit/s

802.11 1997 2,4 2

802.11a 1999 5 54

802.11b 1999 2,4 11

802.11g 2003 2,4 54

802.11n 2009 2,4 ja 5 300 (600)

802.11ac 2013 5 1300 (6900)

25

Wlan-standardit ja niiden nopeusluokat


Standardi Julkaisuvuosi Taajuus, GHzTeoreettinen

nopeus, Mbit/s

Käytännön

nopeus, Mbit/s

802.11 1997 2,4 2 < 1

802.11a 1999 5 54 < 25

802.11b 1999 2,4 11 < 5

802.11g 2003 2,4 54 < 25

802.11n 2009 2,4 ja 5 300 (600) 150-200

802.11ac 2013 5 1300 (6900) 350-400

26

Kanavat ja kanavanleveydet

2,4 ja 5 GHz:n taajuudet jakautuvat 20 MHz:n levyisiin kanaviin

• 2,4 GHz: 13 kanavaa, joista ainoastaan kanavat 1, 6 ja 11 eivät mene muiden kanssa päällekäin

• 5 GHz: 19 toisiaan häiritsemätöntä kanavaa

N- ja ac-standardit mahdollistavat kanavien niputtamisen, jolloin 40 ja 80 MHz:n (ja ac wave 2:n myötä

myös 160 MHz:n) kanavat mahdollisia

40 MHz:n kanavien käyttö usein paras kompromissi

160 MHz ja usein myös 80 MHz käyttökelvottomia tiheän tukiasemasijoittelun kohteissa kuten kouluissa!


2401-2483 MHz 5170-5710 MHz

Yhtäaikaiset datavirrat (spatial streams)

MIMO = Multiple Input Multiple Output

• Useampi antenni lähettää samanaikaisesti eri signaalia, jolloin yhdellä purskeella saadaan välitettyä enemmän dataa

MU-MIMO = Multi User MIMO

• Kukin tukiasema-antenni voi palvella eri päätelaitteita samanaikaisesti (vain tukiasemalta päätelaitteille päin!)

• Päätelaitetuki toistaiseksi heikko


Päätelaitteen vaikutus suorituskykyyn

Päätelaitteet voivat muodostaa tukiasemaan yksi, kaksi tai kolme yhtäaikaista datavirtaa riippuen niiden wlan-

kyvykkyydestä

• Yhden datavirran laitteet (1x1 mimo): Valtaosa älypuhelimista

• Kahden datavirran laitteet (2x2): Valtaosa läppäreistä

• Kolmen datavirran laitteet (3x3): Tunnetuimpia Applen Macbookit, ei juuri muita

Useamman datavirran laitteilla on tapana ”ryöstää” kaistaa heikommiltaan

• Käyttäjäkohtainen kaistanrajoitus erittäin suositeltavaa ottaa käyttöön!

Superhienosta ja -kalliista tukiasemasta ei ole maksiminopeusmielessä mitään hyötyä, jos päätelaitteet eivät tue

sen ominaisuuksia


29

Laitevalmistajien omat suorituskykytestit

MARKKINOINTIMATERIAALIT

30

Laitevalmistajien omat suorituskykyvertailut


Oma tuote selviytyy mystisesti ylivoimaiseksi voittajaksi: Cisco

31



Oma tuote selviytyy mystisesti ylivoimaiseksi voittajaksi: Aruba

”Once again the Aruba AP-225 clearly outperforms the Cisco 3702i.”

32



Oma tuote selviytyy mystisesti ylivoimaiseksi voittajaksi: Ruckus

33

Kiitos!

DIGIKILTA

34

DIGIKILTA

[email protected]

digikilta 9.2.2017: oppilaitoksen wifi-suunnittelusta ja -toteutuksesta – pauli riikonen, dustin

Education