Wi-Fi wordt via verschillende frequentie banden gebruikt. De meest bekende is 2,4 GHz. De frequentie band/kanalen voor de 2,4 GHz band zijn duidelijk; we mogen in Nederland 13 kanalen gebruiken (1-13) en maximaal 100mW EIRP uitzenden. De 5 GHz band wordt veel minder gebruikt, maar is in opkomst. Of voor de 5 GHz band gekozen moet worden is van een aantal factoren afhankelijk. In dit blog vind je meer informatie over 5 GHz en de aandachtspunten bij het gebruik ervan.

In detail

Voor de 5 GHz band zijn de frequentie band/kanalen wat minder duidelijk, er zijn meerdere stukjes frequentie band beschikbaar en ook het maximale uitzend vermogen varieert per band. In Nederland conformeren we ons aan de ETSI (European Telecommunications Standards Institute) standaard. De volgende 5 GHz frequentie banden zijn beschikbaar:

• 5150 MHz – 5250 MHz (UNII-1)
• 5250 MHz – 5350 MHz (UNII-2)
• 5470 MHz – 5725 MHz (UNII-2-Ext)

Alle frequentie banden, uitzendvermogen en toepassing welke in Nederland geldig zijn kunnen bekeken worden in de PDF ‘vergunningsvrije radiotoepassingen’.

De frequenties van de kanalen 52 t/m 140 zijn binnen bereik van gebruikte radar frequenties, mocht er radar gedetecteerd worden zal het AP naar een ander kanaal moeten uitwijken. Voordat er uitgeweken wordt naar een ander kanaal, wordt de 5 GHz radio eerst voor een bepaalde periode uit gezet (dit kan variëren tussen de 10 en 30 min, afhankelijk van de vendor). Het anticiperen op radar wordt gedaan door DFS (Dynamic Frequency Selection) en TPC (Transmit Power Control)

In de 5 GHz band kunnen kanalen ook gebundeld worden om zodoende meer bandbreedte voor de clients te creëren. Standaard is een 5 GHz kanaal 20 MHz breed, de 802.11n standaard ondersteunt 40 MHz kanalen, de nieuwe 802.11ac standaard ondersteunt tot max. 160 MHz kanalen.

Door kanalen/frequenties te bundelen zijn er wel minder kanalen beschikbaar voor de accesspoints, bij gebruik van 40 MHz kanalen zijn er nog maar 9 kanaal paren voor de accesspoints beschikbaar: 36 & 40, 44 & 48, 52 & 56, 60 & 64, 100 & 104, 108 & 112, 116 & 120, 124 & 128 en 132 & 136.

Een overzicht van beschikbare kanalen en de effecten van kanaal bundeling:

Aandachtspunten bij gebruik van de 5 GHz kanalen:

• Niet alle clients ondersteunen DFS kanalen, dan blijven evt. alleen de kanalen 36-48 over. Hier dient rekening mee gehouden te worden tijdens de implementatie.
• Als er DFS kanalen gebruikt worden en er worden radar signalen gedetecteerd zullen de 5Ghz radio’s van de AP’s tijdelijk worden uitgezet, daarna zal DFS zorgen dat er een ander kanaal gekozen wordt. Dit zorgt in ieder geval voor een (tijdelijke) onderbreking van de clients welke met deze radio verbonden waren. In gebieden waar radar (vliegveld, haven, leger, weer) voorkomt is het beter om geen gebruik te maken van de DFS kanalen.
• Als een breder kanaal op de 5 GHz geconfigureerd wordt (bv 40 MHz), zal het bereik daarmee grofweg halveren, dus een hogere throughput resulteert in een kleiner bereik. Het toegestane uitgangsvermogen van het AP verandert niet als er met bredere kanalen gewerkt wordt, datzelfde vermogen moet nu verdeeld worden over b.v. 40 MHz kanalen (i.p.v. de standaard 20 MHz).
• Niet alle clients ondersteunen 40 MHz kanalen. Bij tablets en smartphones zien we de laatste tijd bij de betere modellen ondersteuning voor de 5 GHz komen, maar ondersteunen veelal alleen 20 MHz kanalen.
• Ondanks dat er op de 5 GHz iets meer vermogen gebruikt mag worden, is het bereik beduidend kleiner als de 2,4 GHz. Signaal sterkte van de hogere frequenties wordt sneller gedempt naarmate ze zich voortbewegen.
• Als er bij de 802.11ac standaard gekozen wordt voor 80 MHz kanalen, zijn er nog maar 4 kanalen beschikbaar in het 5 GHz bereik. De aanwezige 802.11ac AP’s zullen dan een ‘4-channel re-use’ plan moeten gebruiken, dit verhoogt de kans op ‘Co-Channel Interference’ (CCI). 160 Mhz kanalen zullen in Enterprise omgevingen waarschijnlijk nooit gebruikt gaan worden, er zijn maar 2 160MHz kanalen beschikbaar waarmee nooit een fatsoenlijk channel re-use plan uitgerold kan worden.

Auteur: Marcel van Egmond – Security Consultant Felton BV

We helpen je graag verder met al je wireless uitdagingen!

Het internet wordt steeds intensiever gebruikt. We zitten niet alleen vaker op internet, maar ook met steeds meer apparaten. Het toenemende aantal apparaten op een netwerk kan van invloed zijn op de Wi-Fi verbinding. Zo krijgen wij vaak de vraag “hoeveel apparaten kunnen er op één Access Point?” Een simpel antwoord is hier helaas niet op te geven.

Een aantal rekenvoorbeelden

Hoeveel apparaten er op een AP kunnen hangt namelijk van een aantal factoren af. Een aantal voorbeelden zijn:

Gewenste bandbreedte;
Soorten apparaten (laptop/tablet/smartphone enz.);
Kanaal breedte 5Ghz (20/40 (80?));
Verhouding 2,4 en 5Ghz apparaten.

In deze blog geven we een aantal voorbeelden voor scholen, en hoe de bezetting van een access point bekeken kan worden. We kunnen een berekening maken op basis van de volgende waarden:

We gaan uit van 30 personen die ieder een laptop en een smartphone bij zich hebben.
De gewenste bandbreedte is 2,5 Mb/s voor de laptops en 0,1 Mb/s voor de smartphones.
De clients baseren we op laptops, 2 x 2 MIMO en smartphones 1 x 1 MIMO.
We gaan uit van 20Mhz 5Ghz kanalen.

Onderstaande grafiek geeft de praktijk verhouding 2,4/5Ghz weer van een school met ong. 1100 verbonden clients. Hierbij zien we de verhouding van ong. 66% 2,4Ghz – 33% 5Ghz:

Een vast gegeven is dat bij een draadloos netwerk er maar 1 apparaat tegelijk kan uitzenden op een bepaalde frequentie. De tijd welke een apparaat ‘verbruikt’ om te zenden/ontvangen wordt ook wel ‘Airtime’ genoemd. Deze ‘Airtime’ wordt hieronder berekend op basis van de bovenstaande gegevens.

2,4Ghz band:
20 laptops, verbonden met 135Mb, echte throughput 65Mb. 20 smartphones, verbonden met 65Mb, echte throughput 30Mb.

De berekening vindt als volgt plaats: (bandbreedte / throughput) 100 x aantal apparaten = Airtime. Dus:

(2,5/65) x 100 x 20clients= 77% Airtime
(0,1/30) x 100 x 20clients= 7% Airtime

De percentages bij elkaar is de Airtime: totaal 84% Airtime.

5Ghz band:
10 laptops, verbonden met 135Mb, echte throughput 65Mb. 10 smartphones, verbonden met 65Mb, echte throughput 30Mb.

(2,5/65) x 100 x 10clients = 38% Airtime
(0,1/30) x 100 x 10clients = 4% Airtime

Totaal 42% Airtime.

Een radio van een access point kan in de praktijk 80-85% Airtime verwerken. Daarmee is in bovenstaand voorbeeld de 2,4Ghz radio verzadigd, de 5Ghz radio heeft nog ruimte.

Voorbeeld 2

• We gaan uit van 50 personen die ieder een laptop en een smartphone bij zich hebben.
• De gewenste bandbreedte is 2,5 Mb/s voor de laptops en 0,1 Mb/s voor de smartphones.
• De clients baseren we op laptops, 2 x 2 MIMO en smartphones 1 x 1 MIMO.
• We gaan uit van 40Mhz 5Ghz kanalen.

Onderstaande grafiek geeft de praktijk weer van een andere school met ong. 1300 verbonden apparaten. Hier is te zien dat de verhouding 2,4Ghz en 5Ghz omgedraaid is; 63% 5Ghz en 37% 2,4Ghz:

2,4Ghz band:
18 laptops, verbonden met 135Mb, echte throughput 65Mb. 18 smartphones, verbonden met 65Mb, echte throughput 30Mb.

(2,5/65) x 100 x 18clients= 69% Airtime
(0,1/30) x 100 x 18clients= 6% Airtime

Totaal 75% Airtime.

5Ghz band:
32 laptops, verbonden met 270Mb, echte throughput 135Mb. 32 smartphones, verbonden met 65Mb, echte throughput 30Mb.

(2,5/135) x 100 x 32clients = 60% Airtime
(0,1/30) x 100 x 32clients = 11% Airtime

Totaal 71% Airtime.

In bovenstaande berekening kan het access point de 50 verbonden apparaten voorzien van de gewenste bandbreedte en heeft deze zelfs nog wat marge over.

(Over het algemeen zien we in de praktijk zien we nog maar weinig verbonden 802.11g apparaten. De soorten apparaten welke nog 802.11g gebruiken zijn hoofdzakelijk oude iPhones en Android smartphones)

Conclusie

Hoeveel apparaten er op een access point bediend kunnen worden hangt dus van een hoop factoren af. De soorten apparaten en ondersteuning van de frequentie banden zijn hierbij erg belangrijk.

De 5Ghz band zou hierin meer gebruikt moeten worden, hier is onder andere beduidend meer bandbreedte beschikbaar. Ook laten de voorbeelden zien dat met de komst van de nog snellere 802.11ac (5Ghz) standaard er dus nog meer apparaten op een access point kunnen met dezelfde throughput. 802.11ac clients zullen de aankomende jaren steeds meer gaan voorkomen en daarmee wordt ook de 5Ghz band steeds beter benut.

Auteur: Marcel van Egmond – Security Consultant Felton BV

Vragen of opmerkingen? We staan u graag te woord.