Eu realmente preciso de canais de 80MHz?
Inicio este artigo dizendo que a ideia aqui não é demonizar quem utiliza os canais de 5GHz com wavelength de 80MHz, mas de fato apresentar os pontos que podem fazer você pensar melhor ao planejar uma rede sem fio. A ideia de escrever este artigo veio de uma viagem ao México que fiz em fevereiro de 2018, para justamente ministrar um curso de certificação ACMA — Aerohive Certified Mobility Administrator, para parceiros de negócio da Aerohive.
Sempre quando entramos neste assunto de canais para redes sem fio, muitos engenheiros que são responsáveis por elaborar as redes de nossos clientes as vezes acabam seguindo o desejo “quase que sexual” do cliente de entregar uma rede com altíssima performance e se enganam achando que utilizar canais maiores que 20MHz de Wavelength irá resolver o problema de performance de suas aplicações em dispositivos móveis, quando na realidade é justamente ao contrário para a maioria dos ambientes aonde se tem múltiplos Pontos de acesso para atender cenário com média e alta densidade.
O ponto mais interessante desta viagem que logo depois que discutimos este assunto com o pessoal em sala, eu pude presenciar algumas redes configuradas com canais de 80MHz em locais como o Hotel Sheraton Maria Isabel e o Starbucks também acoplado ao hotel, os alunos que assistiram o treinamento na sua grande maioria tinham um conhecimento de redes sem fio bastante avançado, pois estávamos ali a maioria de engenheiros seniors, de 14 alunos, apenas 3 tinham menos de 4 anos de vivência com redes sem fio.
Durante a minha passagem pelo México, me hospedei no Hotel Sheraton Maria Isabel que possui uma estrutura de rede sem fio realmente muito bem elaborada para os quartos, inclusive a solução é de um concorrente da Aerohive, empresa no qual atuo como engenheiro de redes sênior.
A estrutura do Hotel se baseia em colocar Pontos de acesso dedicados nos quartos, o que é o correto, inclusive nós também já executamos o mesmo cenário em clientes de hotelaria espalhados pela América Latina, porém mesmo com Pontos de Acesso nos quartos é necessário adicionar equipamentos nos corredores, pois a parte comum do Hotel é muito importante, em áreas como Hall de entrada, Checkin, Restaurantes e Salas de convenções, possuir uma boa rede sem fio é mandatório para um hotel deste nível.
Bom se este é melhor desenho em termos de disposição dos pontos de acesso, então qual seria o problema?
Resposta: O setup de wavelength dos canais de radio de frequência precisam ser desenhados para cada tipo de ambiente.
Bem possível que o time de vendas quando vendeu ao cliente ofertou os pontos de acesso se baseando no valor mágico de “1.3Gbps de trafego por usuário”, esta é a promessa de marketing para os Pontos de acesso 802.11ac Wave 1 com MIMO 3x3:3, e ai que mora o problema, na hora de implementar o gestor do projeto surfou a mesma onda da turma de vendas e não parou para elaborar esta rede da forma correta e deixou o perfil de radio de frequência para todos os pontos de acesso com 80MHz.
Com isto temos uma conectividade maravilhosa nos quartos e péssima nas áreas comuns, pois nos quartos temos Pontos de acesso de baixa densidade de ganho de antena menor, já nas áreas comuns temos Pontos de acesso de alta densidade com ganho de antena muito maior, problemas como quedas de conexão, lentidão e co-chanell foram os problemas que encontrei fazendo uma analise simples com o Wifi Explorer Pro.
Para complicar ainda mais, no Lobby do Hotel existiam várias empresas como DHL Express, Starbucks, etc, estas empresas possuem suas soluções de rede sem fio, e no caso da Starbucks ela estava configurada também com canais de 80MHz porém de outro fabricante, ou seja, a receita para dar meleca. E deu!
A posição geográfica da Starbucks é próxima ao restaurante Manhattan Deli(aonde é servido o café da manhã do Hotel) e a algumas salas de convenções do Sheraton, com isto tanto a rede do Sheraton como a do Starbckus funcionam muito vagarosamente, estive nas duas redes, provei dos dois sabores amargos em tentar manter uma conexão de Facetime(tentei também WhatsApp e Skype) com minha família que estava no Brasil utilizando estas redes 😔, Eu tinha que optar entre Facetime ou navegação na internet e mesmo assim a conexão caiu por diversas vezes.
Antes de entrar no “tecninx” de baixo nível do porque temos esta situação, vale apena investirmos tempo em rever este os canais em 5GHz, abaixo temos uma tabela comparativa entre os Wavelength’s de 20MHz, 40MHz, 80MHz e 160MHz:
Quanto observamos a linha de 20MHz os canais se iniciam no 36 e podem chegar ate o 165, são 25 canais ao total segundo o FCC, já em 40MHz os canais iniciam em 38 podem chegar até o 159, e temos 12 canais, quando falamos de 80MHz os canais começam em 42 e podem chegar até o 156, e neste caso teríamos 6 canais disponíveis, e finalizando em 160MHz, nós temos o pior caso, são 2 canais sendo 50 e 114.
O problema não para por aqui, estes canais ainda sofrem regulamentação em cada país, tanto na quantidade de canais e frequência que é permitida em cada local, mas também como na potência máxima de transmissão que é permitida.
Percebam que de 20MHz até 160MHz, os canais vão se somando, por exemplo o canal 38 de 40MHz é a soma dos canais 36 e 40 de 20MHz e assim por diante.
Esta soma é conhecida como Channel Bound, quanto maior o wavelength maior a quantidade de subcarriers, consequentemente maior a “largura de banda” e em teoria se tenho mais banda tenho mais capacidade de transmitir tráfego, mas não se enganem, isto é apenas a definição de Max Rate, seria o máximo que o AP poderia transmitir em CAMADA 2 nas melhores condições de temperatura, pressão e velocidade do vento 😃 …. Brincadeiras a parte abaixo temos um print para exemplificar:
Na imagem acima (capturada da rede de um avião da AA), só temos um provedor pois se trata do serviço de rede sem fio interno do avião, mas nos ajuda para exemplificar a diferença de Max Rate entre um wavelength e outro, neste caso é um AP 802.11n com MIMO 2x2:2 que pode entregar 144Mbps em 20MHz e 300Mbps em 40MHz.
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Como mencionei acima, notem que este valor de Max Rate não se converte em TCP Troughput, ou seja se eu copiar um arquivo do meu computador para um outro computador ou servidor local eu não iriei alcançar os 300Mbps que tenho definidos pelo Max Rate, pois a velocidade de transmissão TCP envolve outros fatores como Latência, Jitter, Perda de Pacotes e Retransmissões, Tamanho da janela TCP, 3Way Handshake e ainda a parafernália que é em nível de aplicação.
Este valor de Max Rate esta apenas relacionado a Camada 2 da tabela OSI de rede, se fizemos um “de-para” com redes ethernet, poderíamos comparar com o Speed negociado entre a porta do Switch e o seu PC, mas em rede sem fio esta negociação se da maneira dinâmica e nunca de maneira estática. Sendo assim a cada metro que você avança para mais próximo ou para mais longe do AP, este valor é renegociado em tempo real.
Complexo não? De fato, mas eu acho isto tudo muito maravilhoso 😃 é por isto que sigo nesta vida!
Voltando ao nosso problema do Hotel Sheraton, o setup correto para o perfil de radio frequência, poderia ser customizado para cada ambiente, não é nada complicado, toda solução enterprise hoje em dia suporta este tipo de função.
Basicamente seria elaborar um Radio Profile para os Quartos que poderia manter os 80MHz(eu utilizaria 40MHz), limitando a potência máxima de transmissão baseada em um Site Survey e outro Radio Profile para as áreas comuns de alta densidade utilizando wavelength de 20MHz, assim eles teriam pontos de acesso com canais menores, evitando o co-channel e tendo uma experiência para os usuários muito melhor do que existe hoje.
Pois é uma grande ilusão utilizar um wavelength de 80MHz para que o usuário veja na sua conexão 800–1300Mbps, sendo que na hora de navegar ou utilizar uma aplicação de voz/vídeo este valor não reflete o mesmo troughput.
Durante a viagem de retorno do México para o Brasil, a minha conexão tinha uma parada em Miami, aproveitei os minutos que tinha para efetuar algumas capturas(enquanto jantava) e dar mais conteúdo ao artigo, para exemplificar bem a utilização dos canais de 5GHz em alta densidade abaixo temos a lista de redes em 5GHz que estava sendo propagadas apenas no Admirals Club no gate D30 do Terminal D do Aeroporto de Miami:
Ao total são 47 pontos de acesso que propagam 19 redes de diferentes empresas e serviços, isto apenas de dentro do Admirals, imaginem se fizermos um site survey ativo por todo o terminal D, bem possível que teremos dados para escrever uma tese sobre performance em ambientes de alta densidade.
Notem também a variação da taxa de Max Rate, isto ocorre porque no mesmo ambiente físico existem pontos de acesso com diversos tipos de MIMO e Wavelenght, a briga pela propagação e controle de Beacon time neste cenário é constante, se efetuarmos uma captura mais aprofundada e analisar os Beacons, talvez as 8 horas de voo que tenho durante esta viagem não seriam suficientes para analisar 5 minutos de captura de frames.
Olhando para a distribuição dos canais e wavelength, o canal 52, esta sofrendo com co-channel, pois existem redes configuradas com 20MHz, 40MHz e também com 80MHz, que acabam ocupando todo o spectro dos canais 52, 56, 60 e 62, pois se trata de um Channel Bound de 4 canais de 20MHz para totalizar os 80Mhz. Ou seja utilizando um canal de 80MHz eu aumento em 3x a possibilidade de ter uma rede problemática, abaixo temos analise gráfica do ambiente:
Com base nestas informações eu refaço a pergunta que é ponto central da nossa conversa, você realmente precisa de canais de 80MHz? Vou mais longe, você precisa de canais com 40MHz neste ambiente? Certamente não é o mais recomendado, pois lembre-se que o meio físico é compartilhado e certamente outras empresas estarão próximas a sua empresa, seus vizinhos são reais e também necessitam de conectividade, certo?
De que adianta você configurar seus canais para suportar 800–1300 Mbps de Max Rate, se o controle de RTS/CTS que seus pontos de acesso terão que fazer podem acarretar em aumento de latência, e consequentemente reduz a performance suas aplicações.
A conclusão que chegamos em redes sem fio é que na sua maioria dos casos, mais é MENOS e menos é MAIS e para finalizar deixo um slide de uma das apresentações que aconteceram no encontro WLPC desta semana em Phoenix:
Caso você ou sua empresa se encaixem nestes três itens, com certeza te darei razão para utilizar canais maiores que 20MHz em ambientes corporativos.
Gabriel Ricce — gabriel.ricce@gmail.com / me@gabrielricce.com
