iPad’s internationales Kanal Dilemma

Kürzlich veröffentlichte Ekahau die Version 1.1 seiner Site Survey for iPad App.

Anbei die Release Notes von Ekahau.

ReleaseNotesV1-1

Die markierten Updates zur Regulierungsdomain helfen den kompletten möglichen Output eines Ekahau Sidekick zu bekommen, auch wenn eine Standortvermessung per iPad durchgeführt wird.

Mit den Pre V1.1 Versionen war das nicht möglich. Wie kommt das ?

Zuerst muss man erkennen, daß es keine direkte Möglichkeit gibt, die zu scannenden Kanäle auf dem iPad zu konfigurieren. Die zu scannenden Kanäle werden indirekt über die <Allgemeinen Einstellungen / Region> vorgenommen. Siehe Bildschirmfoto.

RegionConfig

Ich sitze in Deutschland. Warum konfiguriere ich das <Vereinigte Königreich> als Region ?

Weil ich es bevorzuge, das ganze 5 GHz Band zu scannen, inklusive des 5,8 GHz Bandes oder UNII 3 wie unsere amerikanischen Freunde es nennen.

Die Kanal Scan Notiz, die man sieht, zeigt welche Kanäle von den im Sidekick verbauten WLAN Karten UND vom Spektrumanalysator. gescannt werden.

Das Problem der alten Ekahau iPad App war, daß das Ändern der Region in Hinblick auf das 5,8 GHz Band nicht half . Glücklicherweise ist das nun, und bleibt es auch hoffentlich, Geschichte. Im weiteren die relevanten Bildschirmfotos zum Nachweis. Probiert es selbst  für eure Region aus.

Pre version 1.1 channel scan notes 36 - 140
Alte App . Nur die Kanäle 36-140 werden gescannt 
Version 1.1 channel scan notes 36 - 165
Version 1.1, die Kanäle 36 – 165 werden gescannt

Für mich ist dies der wichtigste Fix in der Ekahau iPad App Version 1.1. Ich werde natürlich die anderen Eigenschaften später auch testen.

iPad’s international channel dilemma

Ekahau recently published version 1.1 of their Survey for iPad app.

See the release notes below.

ReleaseNotesV1-1

The marked regulatory domain update helps to get the full output from your Sidekick even when you use the iPad. With pre V1.1 Survey for iPad versions this wasn’t possible. How is that ?

First you have to accept, that there is no possibility to configure the channels the Sidekick will scan during your iPad surveys. The scanned channels will be configured indirectly in configuring the region on your iPad. See the screenshot for reference.

RegionConfig

I’m in Germany. Why I’m configuring the region to <United Kingdom> ?

Because I prefer to scan the full 5 GHz band including the 5.8 GHz spectrum or UNII 3 as our friends from the US prefer to call it. The channel scan note you can see in the Ekahau Sidekick window shows you which channels will be scanned from the WLAN NIC’s AND the spectrum analyzer inside the Ekahau Sidekick.

The problem with the old iPad app was, that it didn’t help in terms of the 5.8 GHz band. Fortunately this is now and may hopefully stay a part of the past. See the screenshots for reference and check it out yourself in your own region.

Pre version 1.1 channel scan notes 36 - 140
Pre version 1.1 channel scan notes 36 – 140
Version 1.1 channel scan notes 36 - 165
Version 1.1 channel scan notes 36 – 165

For me this is the most important fix in V1.1 of Ekahau Survey for iPad. I will check out the other nice features later.

 

Ein Site Survey Kit namens Ekahau Sidekick

Seit dem 7.9.2017 18:00 MEZ ist die Katze aus dem Sack.

Ekahau ist mit der Einführung seines Sidekick offiziell auch ein Hardwarehersteller für WLAN Messgeräte. Der Bedarf für dieses Produkt erschließt sich dem WLAN Techniker am schnellsten durch ein Studium meines letzten Blogeintrages.

2NDWAVE Site Survey Kit

Dort ist eine Lösung beschrieben, welche das unfallfreie Mitführen von bis zu 3 WLAN USB Adaptern und bis zu 2 USB Spektrumsanalyseadaptern sowie deren Stromversorgung ermöglicht.

Warum ist dieses komplexe Konstrukt nötig ?

Es gibt verschiedene Arten der WLAN Standortbegehung. Insbesondere für die WLAN Abnahmemessung nach der Neuinstallation einer WLAN Infrastruktur (Neudeutsch – Post Installation Survey) ist diese maximale Ausstattung notwendig.

Bei der WLAN Abnahmemessung wird die gesamte WLAN Versorgungsfläche vermessen, um die vereinbarungsgemäße Umsetzung der geplanten WLAN Parameter detailliert zu begutachten.

Wichtige Schwellwerte sind hier:

  • die Mindestempfangsleistung / – signalstärke ( Received Signal Strenght – RSSI – z.B. -67 dBm)
  • der Mindestwert für den Signal-Rausch-Abstand (Signal-Noise-Ratio SNR z.B. 20 dB )
  • die Mindestempfangssignalstärke des zweitstärksten WLAN Access Points z.B. -70 dBm
  • eine Bewertung der Kanalauslastung des im gesamten im Versorgungsbereich verwendeten Frequenzspektrums mittels einer Spektrumsanalyse
  • Paketverlustraten- und -laufzeiten

Um diese Parameter während einer WLAN Standortbegehung gleichzeitig schnell und detailliert mit dem Analysepaket Ekahau Site Survey zu erfassen, werden  folgende Hardware Komponenten benötigt:

  • 1-3 WLAN USB Adapter Ekahau NIC 300
  • 1-2 WLAN USB Spektrumsanalyseadapter
  • 1-x WLAN Adapter für einen aktiven WLAN Test (i.d.R. der im Notebook/Tablet integrierte Adapter)

Jeder der dabei verwendeten USB WLAN Adapter scannt einen Teilbereich der 2,4 und 5 GHz Frequenzbänder und ermöglich so in kürzerer Zeit mehr Meßpunkte  zu erzeugen. Für ein kontinuierliches Site Survey mit Ekahau Site Survey bedeutet dies bei relativ hoher Begehungsgeschwindigkeit eine ausreichende Anzahl von Messpunkten auf dem Begehungsweg zu erzeugen.

Da moderne Notebooks, Tablets und Hybride mit dem von Ekahau Site Survey derzeit unterstützen  Betriebssystemen Windows und macOS nur eine beschränkte Anzahl von USB Ports aufweisen, gehört i.d.R. auch ein USB Hub dazu. Um die netzunabhängige Laufzeit des bevorzugten Ekahau Hostsystems unter dem zusätzlichen Strombedarf von bis zu 1 A bei mindestens 4 Stunden zu halten, empfiehlt sich eine eigene Stromversorgung für die USB Geräte.

Bei 2NDWAVE haben diese Anforderungen nach vielen Zwischenstufen zum beschriebenen WLANMASTER Site Survey Kit geführt. Fachkollegen auf der ganzen Welt haben ihre eigenen Lösungen gefunden.

Keine der Lösungen ist perfekt.

Abb2-IMG_0235

Abb: 1 USB Hub 2 NIC 300 und ein DBx an der Rückseite eines MACBooks . Diese Konfiguration läuft hier nur unter Windows mittels Bootcamp.

Beim WLANMASTER SiteSurvey Kit ist durch die Verpackung im Köfferchen die Möglichkeit der unabsichtlichen Entfernung eines USB Sticks aus dem USB Hub stark eingeschränkt aber nach längerer Nutzung nicht gänzlich unmöglich.

Für den Anschluss der externen Stromversorgung ist der Koffer jeweils zu öffnen. Der Koffer ist fest mit dem Tablet verbunden und hängt als zusätzliche Last von ca. 1200 g am Nackenriemen des passenden Tabletcomputers.

Alle bisher beschriebenen Probleme werden vom Ekahau SidekickTM adressiert.

Er enthält folgende Komponenten:

  • 2 WLAN Adapter mit Unterstützung der IEEE Standards von 802.11 b bis ac und  2×2 MIMO
  • 1 Spektrumanalyse Adapter für das 2,4 und 5 GHz Band
  • 1 Akku für ca. 8 Stunden mobiles Messen

 

Abb1-IMG_0234

Abb 2: Innerer Aufbau des Ekahau Sidekick. Erkennbar ist auch die gegenseitige Abschirmung der einzelnen Module. Der Akku befindet sich in der unteren Gehäuseschale.

Das Gerät kommt bei einem Gewicht von 1020 g im Format eines Diskmans oder eines WLAN Access Points im Rauchmelderdesign daher und kann mittels eines mitgelieferten Schulterriemens an verschiedenen Positionen des Körpers getragen werden. Weitere Montageoptionen erschliessen sich über eine ins Gehäuse eingelassene Buchse mit Fotogewinde.

Das relativ hoch erscheinende Gewicht ist zu grossen Teilen dem Akku und dem massiven Kühlkörper zuzuschreiben.

Der  Ekahau SidekickTM ist u.a. wegen der Leistungsfähigkeit des Spektrumanalysators mit hoher Prozessorleistung ausgestattet. Die Verlustleistung des Prozessors wird über den massiven Kühlkörper lüfterlos abgeführt. Der Kühlkörper wird während des Betriebs spürbar warm. Der Sidekick sollte deshalb frei sichtbar getragen werden. Der Kühlkörper sollte vom Körper abgewandt sein. (siehe Abb 3)

Abb3-IMG_0236

Abb: 3 Von 2NDWAVE bevorzugte Trageoption zusammen mit einem Tablet. 

Als mobilen Computer für Site Surveys empfiehlt 2NDWAVE nach wie vor ein Tablet mit Stiftbedienung. Für längere Surveys zusätzlich mit entlastendem Nackenriemen. Nutzer des WLANMASTER Site Survey Kits können hierzu das Köfferchen beschädigungsfrei vom Incipio  Capture entfernen und den zentralen Teil des Kits weiterhin nutzen.

Neben der Praktikabilät des Ekahau SidekickTM ist es die bereits angedeutete Leistungsfähigkeit die dieses Gerät zu einem „Gamechanger“ auf dem Gebiet der WLAN Analyse und Messung macht.

Das Spektrumanalysemodul liefert im Vergleich zu bisher im WLAN Umfeld üblichen Analysegeräten eine mehrfach bessere Auflösung und eine um Größenordnungen höhere Scangeschwindigkeit über das gesamte 2,4 und 5 GHz Band.

Selbst Bluetoothfrequenzsprünge werden mit dem im Ekahau SitekickTM integrierten Spektrumanalysator direkt sichtbar.

Die integrierten WLAN Karten sind im Unterschied zu herkömmlichen WLAN USB Sticks bezüglich ihrer Empfangsempfindlichkeit ab Werk gegen ein Vergleichsgerät abgeglichen. Die damit ermittelten Werte für die Empfangssignalstärke haben geringere Abweichungen als die Werte der bisher verwendeten USB – WLAN Adapter. Zusammen mit dem RTFM Modul (Real Time Frequency Monitor siehe Abb. 4) von Ekahau Site Survey gilt der Ekahau SidekickTM bereits kurz nach der Markteinführung vielen WLAN Technikern als das „Schweizer Taschenmesser“ unter den WLAN Messgeräten.

Es besteht die Möglichkeit erfasste Datenpunkte der WLAN Empfangssignalstärken und Spektralanalysen in der Ekahau Projektdatei zu speichern. Einmalig ist die Möglichkeit in dieser Datensammlung sowohl entlang der Zeitachse als auch entlang des Begehungsweges zu recherchieren. Aus Sicht der Analyse interessante Datenpunkte können mit einem Lesezeichen versehen werden. So ist es jederzeit möglich neben den bei Ekahau üblichen Visualisierungen die Spektrums- und Wasserfallanzeige dieser Lesezeichen in Berichten zu dokumentieren.

Das Messgerät ist zum empfohlenen Listpreis von netto 2799,- Euro bei Ekahau Vertriebspartnern u.a. bei 2NDWAVE ab sofort bestellbar. Die Auslieferung erfolgt mit der Verfügbarkeit von Version 9.1 der Ekahau Site Survey Software ab Oktober. Das RTFM Modul ist sowohl in der Standard und Pro Version von Ekahau Site Survey vollständig enthalten.

Dem Autor stand als Ekahau WiFi Master und ECSE Trainer ein Testgerät kostenlos zur Verfügung.

Abb4-IMG_0237

Abb 4: Ekahau Nutzeroberfläche  mit RTFM Modul und Begehungsweg

2NDWAVE Site Survey Kit

2NDWAVE WLANMASTER Stückliste / BOM
Damit bei WLAN Abnahmemessungen mit Ekahau Site Survey bis zu 3 Analysevorgänge unterbrechungsfrei in einem Durchlauf erledigt werden können, ist eine gute Hardwarekombination essentiell. Im folgenden wird eine solche im Detail vorgestellt. In meiner bisherigen Surveytätigkeit (mehrere Millionen Quadratmeter in 15 Jahren) haben sich Tablet PC mit Windows Betriebssystem als die bevorzugte Plattform für WLAN Site Surveys herauskristallisiert. 

Laptops halte ich für ungeeignet. Diese sind während der Standortvermessung schlecht zu bedienen und ungesund beim Tragen.

Obwohl heutige Tablet PC bei hoher Leistung immer leichter werden, gehört auch eine Möglichkeit das Halten des Tablet PC vor dem Körper des Vermessers mit einem Nackenriemen zu unterstützen, zur empfohlenen Ausstattung.

Es gibt heute viele Tablet PC, die wegen ihrer Ausstattung leistungsmässig als Surveyrechner geeignet sind. Allerdings hat wohl nur das MS Surface 3/4 Pro in seinem Zubehör Portfolio eine Tragetasche, die einen Nackenriemen mitliefert. Dieses Produkt wird als Incipio Capture angeboten. Der handwerklich begabte Surveyor muss jetzt nur noch eine Lösung erstellen, die ihm das unfallfreie Mitführen von bis zu 5 externen USB Sticks ermöglicht. Zusätzlich ist die Standzeit des Tablet PC Akkus im Auge zu behalten. 5 USB Sticks inklusiv USB Hub ziehen ca. 1 A Strom aus dem Akkuvorrat. Ein Surface Pro 4 ist in der Lage diesen Strom prinzipiell an seinem einzigen USB-A Port zu liefern. Das gilt, wie Ekahau Nutzer berichten, wohl nicht für alle in Tablet PC verbauten USB Anschlüsse. Schon deshalb halte ich eine externe Stromquelle für den USB Hub für notwendig. Das Surface berechnet bei eingeschaltetem USB Konstrukt mit Ekahau im Arbeitsmodus ca. 2 h Akkulaufzeit. Eine auf einer herkömmlichen 5 Volt USB Powerbank basierende externe Stromversorgung für den USB Hub verlängert diese Angabe auf ca. 4 h. 

Ein weiteres zu lösendes Problem ist eine unfallfrei tragbare Lösung für den Hub mit den USB Sticks. Der GAU für einen Vermesser ist ein Windows Bluescreen einschliesslich Datenverlust kurz vor dem Ende eines stressigen und ggf. auch schmerzhaften Surveytages. Leider passiert dies regelmässig wenn sich eine der Ekahau NIC 300 USB Karten unkontrolliert lockert. Ekahau sollte sich intensiver um dieses Problem kümmern auch wenn Windows, wie so häufig, der Problemverursacher sein könnte. Solange ist eine mechanisch stabile und kompakte Verpackung von Hub, USB Sticks und deren Stromversorgung unsere Antwort auf dieses Problem.

Es folgt eine Abbildungsfolge meiner Lösung und zum Nachbauen eine Stückliste mit deutschen Einkaufsquellen. Die Lösung ist inzwischen auf mehreren tausend Quadratmetern genutzt worden. Für mich ist es die bisher am Besten funktionierende Lösung und bekommt deshalb das Label „WLANMASTER“. Ich wünsche viel Erfolg und Spass bei der Nachnutzung. 
Abbildungen


Stückliste / BOM
Die Stückliste enthält nur zusätzliche Teile. Es wird vorausgesetzt, das Ekahau NIC 300 USB und DBx in ausreichender Anzahl vorhanden sind. Bei eventuell notwendiger Beschaffung aller Teile und deren Zusammenbau wird 2NDWAVE natürlich gerne gegen Entgelt unterstützen. Die Position 4 (USB Hub) kann auch von dem bis Oktober 2016 von Ekahau geliefertem USB Hub besetzt werden.

Pos. Beschreibung / Description

1 „WLANMASTER Tablet PC

Tabletcomputer für WLAN Standortvermessungen und Analysen
Microsoft Surface Pro 4 – i7 512GB / 16GB RAM
MS-Shop Brutto 2499,00,- netto 2100,-
https://www.microsoft.com/de-de/store/d/product/8NKT9WTTRBJK/7X1R?icid=Sitewide-Topstripe–SurfacePro-052317-MSDE&#8220;

2 „WLANMASTER Incipio Capture

Trage- und Schutztasche für Tabletcomputer für WLAN Standortbegehungen und Analysen einschliesslich Nackenriemen

Incipio Capture-Schutzhülle für Surface Pro 4
MS-Shop brutto 79,99 netto 67,22 
https://www.microsoftstore.com/store/msde/de_DE/pdp/Incipio-Capture-Schutzhülle-für-Surface-Pro-4/productID.329968800&#8220;

3 „WLANMASTER-USB-Koffer

Tabletcomputer Zubehör

Koffer zum Mitführen von USB Hub, USB Sticks und deren externer mobilen Stromversorgung.
Universal Werkzeugkoffer unbestückt 814230 (B x H x T) 245 x 220 x 50 mm blau
EK netto 15,54 + 5,80 Versand
https://www.conrad.de/de/universal-werkzeugkoffer-unbestueckt-814230-b-x-h-x-t-245-x-220-x-50-mm-814230.html&#8220;

4 „WLANMASTER-CR-USB20-Hub-7Port

7 Port USB 2.0-Hub Vivanco IT-USBHUB7PWR Schwarz
EK netto 14,28 + 5,00 Versand
https://www.conrad.biz/de/7-port-usb-20-hub-vivanco-it-usbhub7pwr-schwarz-1418255.html?customer-switch&#8220;

5 „WLANMASTER-CR-USB-35mm-50cm
USB 2.0 Kabel 3,5 mm Klinke auf USB A Stecker Länge 50 cm
EK 5.03 netto + 5 EU Versand
https://www.conrad.biz/de/usb-20-anschlusskabel-1x-usb-20-stecker-a-1x-dc-stecker-35-mm-1-m-schwarz-vergoldete-steckkontakte-ul-zertifiziert-renkforce-1359889.html&#8220;

6 „WLANMASTER-AZ-RAV-Powerbank-6700mA

RAV-Powerbank USB 5 V 6700mA incl. Ladekabel USB A auf USB Micro
EK 13,99 brutto 11,76 netto
https://www.amazon.de/gp/product/B01LVTNMAI/ref=oh_aui_detailpage_o02_s00?ie=UTF8&psc=1&#8220;
Videoübersicht:

Die systematische WLAN Planung erweitert den Planungshorizont Print : de 04/2013

Summary

WLAN Planungen gelten als aufwändig und damit als teuer. Die systematische Aufschlüsselung des Planungsprozesses in Abschnitte eines WLAN Lebenszyklus soll aufzeigen, wie dieser Aufwand während der Vorplanungsphase durch eine Erweiterung des Planungshorizontes auf 10-15 Jahre mehr als gerechtfertigt werden kann.
Von René Kriedemann 2NDWAVE WLAN consulting

Abbildung 1: Die Ausbreitung von Funkzellen wird innerhalb der Planungssoftware Ekahau Site Survey in Form von Heatmaps dargestellt.
Gebäude können funktechnisch in 3D modelliert werden. Simulierte Funkzellen können durch übereinanderlegen mit vermessenen Funkzellen verglichen werden. Das Gebäudemodell ist so durch Referenzmessungen auf Teilflächen mit der funktechnischen Realität verifizierbar. In der Abbildung sind 4 von 14 Funkzellen einer Etage zur detaillierten Visualisierung der Empfangssignalstärke eingeschaltet und dargestellt.

Abbildung 2: Der Begriff „Site Survey“ oder eingedeutscht „Funkausleuchtung“ umfasst nur einen Teilaspekt der Planungsschritte, die zu einem reibungslosen WLAN Betrieb führen. Sie dient als Referenzmessung über Teilflächen der Überprüfung des gesamten Gebäudemodells.  

Stimmt man die Planung auf maximale Nutzungsszenarien unter Beachtung des frequenztechnisch Sinnvollem ab, kann eine Planung für mehrere WLAN Produktzyklen und somit 10-15 Jahre gültig sein.
Trotz der stark zunehmenden Zahl von IT Endgeräten, die nicht mehr direkt via 100/1000 BaseT lokal vernetzt werden können weil ihnen schlicht die entsprechenden Schnittstellen fehlen, wird insbesondere bei Neubauten und Komplettsanierungen von ITK Infrastruktur in Bürogebäuden der systematischen Errichtung von WLAN Infrastruktur zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

Die häufig zuständigen TGA Planer bringen in der Regel wenig Verständnis dafür auf, das WLAN ein integraler Bestandteil einer ITK Infrastruktur innerhalb von Bürogebäuden sein sollte. In Fehleinschätzung des sich rasant ändernden Nutzungsverhaltens von ITK Geräten und wegen diffuser Ängste hält sich die Ermutigung der Planer durch die Bauherren zur Einrichtung nachhaltig nutzbarer WLAN Infrastrukturen ebenfalls in engen Grenzen. 

Im Gegensatz dazu haben sich universell anwendbare Planungsvorgaben für das Errichten einer Verkabelung breit etabliert. Pro 10 qm Bürofläche werden 2-3 (Computer-) Arbeitsplätze eingerichtet. Pro Arbeitsplatz sind 1 – 3 Datendosen vorgesehen (1*Telefon klassisch oder IP, 1*Daten, 1*Reserve). Pro 10 qm Bürofläche können also je nach Nutzungsintensität und Reservebedürfnis der Planer und Gebäudebetreiber zwischen 3 und 9 Datendosen vorgesehen werden. Bei 2.000 qm Büronutzfläche schwankt die zu projektierende Arbeitsplatzlinkanzahl also zwischen 600 und 1800. Die Planungsentscheidung ist eine Abwägung zwischen Kosten, künftiger Flexibilität und aggregierter Netzleistung.

Hier sollte die Planung der WLAN Infrastruktur einhaken. Das Problem ist eigentlich nur, das die bevorzugten Montageorte von Datendosen im Brüstungskanal oder im Fußbodentank für die Verkabelung von WLAN Access Points aus funktechnischer Sicht nicht nutzbar sind. WLAN AP´s sollten vorrangig in Deckenhöhe installiert sein. Die Festlegung der Montagepunkte folgt der Gebäudestruktur. Sie ist für jedes Gebäude individuell anhand eines Gebäudemodells zu ermitteln. Abb.1 gibt ein Beispiel für die WLAN Funkzellenplanung innerhalb eines Gebäudes.

Mit einer WLAN Planung werden die Montagepunkte für die AP´s und letztlich die Montagepunkte für die entsprechenden Datendosen festgelegt. Mit einer nachhaltig nutzbaren in die Verkabelungsinfrastruktur eingebetteten Verkabelung für WLAN Access Points wird die Flexibilität des Gesamtsystems mit Sicherheit erhöht. Die Netzleistung pro Dual Band WLAN Funkzelle kann basierend auf neuesten IEEE Standards (IEEE 802.11ac) den Wert von ca. 7,5 GBit/s brutto erreichen. Bereitet man sich auf die Nutzungsmöglichkeit von Frequenzspektren bei 60 GHz nach dem Standard 
IEEE 802.11ad vor, sind zusätzlich 6,93 GBit/s abrufbar. (siehe Tab.1)

Der nötige Material und der Montageaufwand kann in dem oben genannten Beispiel aus dem potentiellen Kostenblock für bis zu 1200 Arbeitsplatzlinks gedeckt werden, die im Gesamtplanungsprozess diskussionswürdig sind. Arbeitsplatzlinks werden zu Access-Point-Links portiert. 

Eine neu geplante universelle Verkabelung soll 10-15 Jahre uneingeschränkt nutzbar sein. Die Leistungsfähigkeit der Verkabelungskomponenten gibt das traditionsbedingt her.

Bei AP Verkabelungen muss für mindestens 10 GBit/s und eine hochwertige PoE Stromversorgung nach IEEE 802.3 at vorgesorgt sein. Um den Nutzungshorizont der AP Verkabelung ebenfalls auf 10-15 Jahre zu heben, ist eine vorausschauende und systematische WLAN Planung nötig. 

 Abb. 2 zeigt, das es sich bei der umgangssprachlichen „Funkausleuchtung“ bzw. dem „Site Survey“ nur um einen Teilaspekt eines systematischen Planungsablaufes handelt.

Der Planungsprozess beginnt mit den Vorplanungen. 

Wichtigstes Ergebnis der Vorplanungen ist ein Anforderungsprofil welches u.a. Mindestwerte für die Empfangssignalstärke (RSS) den Signal-Rausch Abstand (SNR) und die Redundanz (Anzahl von AP mit bestimmter Mindestsignalstärke) festlegt.

Ein Anforderungsprofil für „VoWLAN“ führt vor allem durch die hochwertigere Redundanz zu einem grösseren Mengengerüst als die Anforderung „e-mail/Web/Video“. Siehe Abb. 3.

Abbildung 3: In Anforderungsprofilen werden während der Vorplanung für alle Beteiligten (WLAN-Planer, Betreiber und Errichter) für den gesamten WLAN Infrastrukturlebenzyklus verbindliche Mindestwerte für die Empfangssignalstärke, den SNR und die Redundanz festgelegt. Zusätzlich kann für die Abnahmemessung eine Schwellwert für Paketlaufzeiten und Paketverlustraten vereinbart werden. Kanallastsimulationen sind ebenfalls möglich. Die Abbildung zeigt einen Screenshot der aktuellen Version von Ekahau Site Survey.

Zusätzliche Ressourcen (Funkzellen, AP´s) können durch eine detaillierte Kapazitätsplanung generiert werden. Hierfür ist die Anzahl der Nutzer und die Anzahl und Klasse von WiFi Endgeräten pro Nutzer zu ermitteln. 

In Abb. 4 ist eine Nutzeranzahl von 200 für ein Bürogebäude festgelegt. Es wird davon ausgegangen, das alle Nutzer über ein Smartphone verfügen.

Weiterhin wird angenommen, das 50 % der Nutzer ausserdem je ein Tablet oder ein Notebook verwenden. Tablets und Notebooks sind als Dual Band Geräte definiert. Smartphones gelten derzeit als Geräte, die ausschliesslich im 2,4 GHz Band arbeiten. In unserem Zahlenbeispiel können sich je 50 % der Gesamtanzahl von Geräten auf die vorhandenen WLAN Bänder aufteilen. Die in den Abbildungen gezeigte Planungssoftware „Ekahau Site Survey“ berücksichtigt derzeit die WLAN Standards bis IEEE 802.11n. Im laufenden Jahr werden die zusätzlichen Eigenschaften von IEEE 802.11ac implementiert sein. 

Abbildung 4: Die Kapazitätsplanung von Ekahau Site Survey kann helfen die WLAN Resourcenplanung auf wesentlich längere Planungshorizonte zu projizieren als bisher allgemein üblich. Geräteklassen enthalten ein editierbares detailliertes Nutzerprofil. Dieses wird derzeit noch gleichmässig auf den WLAN Abdeckungsbereich eines Gebäudemodells verteilt. Es empfiehlt sich die Kapazitätsplanung mit maximal denkbaren Nutzerzahlen und Geräten zu erstellen. Für jede Geräteklasse lassen sich Dienste und Nutzungszeiten für diese Dienste editieren. Spitzenlasten mit Angabe eines Lastfaktors können ebenfalls konfiguriert werden.
Fazit
Die umfassende Neubewertung der Überlegungen zur Vorplanungsphase eines WLAN Lebenszyklus können die Ergebnisse einer heutigen WLAN Planung für Zeiträume nutzbar machen, die derzeit für Planungen von strukturierten Etagenverkabelungen üblich sind.

Der Boom bei Tablets und Smartphones und Marketingtrends wie BYOD verringern den Anteil von direkt per Kabel anschließbaren ITK Endgeräten. Der Bedarf an verkabelten Ports sollte bereits in aktuellen ITK Planungen reduziert und die Einsparungen für die hochwertige Verkabelung der WLAN Infrastruktur genutzt werden. Der vorgestellte WLAN Planungszyklus sollte deshalb schnellstens zum Denkmodell eines jeden ITK Planers werden. 

„WLAN´s systematisch auditieren“ print: NET 05/2011

Mindestens einmal im eigenen Lebenszyklus verdient eine WLAN Infrastruktur eine umfassende Bestandsaufnahme bzw. ein sogenanntes Audit.

Unmittelbar nach der Installation ist die Ausbreitung der WLAN Zellen detailliert auf Gebäudeplänen mit sogenannten Heatmaps zu dokumentieren. Eine mobile Android-App dient der andauernden handlichen Überwachung des dokumentierten Anforderungsprofils direkt beim WLAN Nutzer. 
Ein Schnappschuss der Belegung des verwendeten Frequenzspektrums mittels einer Spektralanalyse ersetzt den Kabeltest. Eine Paketanalyse auf der Luftschnittstelle bei möglichst vielen gleichzeitig assoziierten WLAN Clients vermittelt u.a. einen ersten Eindruck über das Lastverhalten.

Die kombinierten Ergebnisse der genannten Analyseformen liefern ein umfassendes Protokoll der Installation und decken ggf. Fehlerquellen auf. Im folgenden Artikel soll anhand eines fiktiven WLAN Projektes der systematische Einsatz von WLAN Mapping, WLAN Spektralanalyse und WLAN Paketanalyse erläutert werden.
Ein WLAN Anwender aus der Lager/Logistikbranche klagt nach der Erstinstallation seiner WLAN-Infrastruktur über häufige Verbindungsabbrüche seiner Barcode-PDA´s. Die Anforderungen der Applikation übersteigen die Leistungsfähigkeit von WLAN im allgemeinen nicht. Es wird eine Telnet basierte Anwendung genutzt. Da das Fehlerbild keinen direkten Fehlersuchansatz bietet und ein protokollarisches WLAN Audit nach der Installation ohnehin ansteht, wird ein systematisches WLAN Audit durchgeführt. Dabei kommen 3 unterschiedliche WLAN Analysewerkzeuge arbeitsteilig zum Einsatz.

Anhand des aus der Lehre bekannten ISO/OSI Referenzmodelles lassen sich die Einsatzebenen der einzelnen WLAN Analysewerkzeuge einordnen. (siehe Abb. 1). Natürlich bietet jedes Tool auch Informationen über die hier zugeordneten Grenzen hinaus. So gibt die Paketanalyse Informationen zur physical Layer Eigenschaft Empfangssignalstärke (RSSI) und umgekehrt extrahiert eine WLAN Mapping Software aus den Beacon Paketen die Informationen zur Verschlüsselungskonfiguration der analysierten Netzwerke. Diese grenzüberschreitenden Funktionen genügen aber nicht, eines der 3 WLAN Analysetools komplett zu ersetzen.

Abbildung 1: Spektrumanalyse und WLAN Mapping dokumentieren PHY Layer Eigenschaften. Die Paketanalyse liefert Informationen vom MAC Layer an aufwärts. Beim Einsatz, der in Firmennetzen empfehlenswerten, dynamischen Verschlüsselung auf Basis von IEEE 802.11i und IEEE 802.1x ist die Analyse ab dem Network Layer (IP-Adressen) ggf. im verkabelten LAN fortzusetzen.

Nach der Installation einer WLAN Infrastruktur ist als erstes die Frage zu beantworten, ob die geplante Ausdehnung der Funkzellen und die Positionierung der Access Points den Planungsvorgaben entspricht.Wichtig ist, das die WLAN Vermessung aus Sicht eines beweglichen WLAN Clients vorgenommen wird. Die dazu am Markt breit verfügbaren Softwarewerkzeuge kommen z.B. von Ekahau und Fluke/Airmagnet.
Die Datensammlung mittels WLAN Client liefert in der Fläche mehr echte Messpunkte als Dienste, die bei vielen Herstellern von WLAN Infrastruktur dem Spektrummonitoring dienen und die Access Points zum scannen der RSSI Werte benutzen. Solche Systeme müssen auf der Basis von relativ wenigen statischen Messpunkten viel interpolieren und sind für eine detaillierte protokollarische Erzeugung von WLAN Heatmaps weniger geeignet. 

Hat der Installateur eigenmächtig wesentliche Verschiebungen der Montagepunkte vorgenommen, kann dies auf der Basis von Heatmaps bewiesen werden und es ist zu entscheiden, ob nachzuarbeiten ist. Ob eine AP Verschiebung wesentlich ist, hängt von der Gebäudestruktur ab.

Handelt es sich z.B. um ein Hochregallager sollte die Gangnummer als Montagepunkt genau eingehalten werden, d.h. eine Verschiebung um 2-3 m ist eine falsche Installation. 

In der offenen Vorhalle eines Hotels ist es mitunter egal ob der AP in der Mitte der Hallendecke oder am Rand in einem Deckenixel installiert ist. Verschiebungen bis zu 10 m können hier ignoriert werden. 

Neben den Werten für die Empfangssignalstärke sind die Signal-Rausch-Abstände (SNR) wesentlich für die qualitative Bewertung der WLAN Signale. Überlappen sich insbesondere im 2,4 GHz Band gleich kanalige Funkzellen zu stark, hebt dies den Crosschannelinterferenzpegel. Bei steigender Netzwerklast reduziert das die zu erwartenden Datenraten bzw. die Verfügbarkeit des WLAN´s. Liegt der Crosschannelinterferenzpegel auf dem überwiegenden Teil der WLAN Fläche bei über -80 dbm, ist der Kanalplan zu prüfen. Lässt sich dieser manuell nicht mehr optimieren, sollte eine Reduzierung der Sendeleistungen der Access Points Abhilfe schaffen.

Fortgeschrittene WLAN Site Survey Werkzeuge wie das des Herstellers Ekahau bieten dem Anwender Visualisierungen an, die mit mittels Rot/Grün Farbkombination WLAN Problemzonen im Gebäudeplan kennzeichnen. Unterschiedliche WLAN Nutzungsprofile speichern hierfür die nötigen Schwellwerte. Diese lassen sich mit passenden Android Apps (hier Ekahau Mobile Survey) auch über die gesamte Lebenszeit der Installation vom Administrator aus WLAN Stationssicht überprüfen. (siehe Abb. 2 und 3)


Abbildung 2:  Die „Netzwerkgesundheit“ für das Anforderungsprofil „Basic Connectivity“ ist in der vermessenen Fläche durchgängig i.O.
Basic Connectivity ist mit folgenden Schwellwerten definiert:
RSSI mindestens -85 dBm
SNR mindestens 5 dB
Datenrate mindestens 1 Mbit/s
Anzahl AP mit mindestens – 85 dBm ist 1

Abbildung 3: Das höherwertige Anforderungsprofil „Voice over WLAN“ im Grünmodus des auf jedem Android Handy oder Tablet lauffähigen mobilen Site Survey Tools. Sobald ein Wert, z.B. das Limit für die Empfangssignalstärke von -70 dBm unterschritten wird, wechselt der Status auf rot und veranlasst weitere Nachforschungen. Z.B. Kann im Grundriss der Betriebsstatus von Access Points geprüft werden.

In unserem WLAN Audit-Projekt hatte der Installateur tatsächlich die geplanten AP Positionen eigenmächtig geändert. Dies führte im vorliegenden Fall nicht zu einer problematischen Verschlechterung der Signalqualitätsverteilung.

Aus Gründen der Optimierung des Crosschannelinterferenzniveaus wurde eine Anpassung der Montagepositionen auf die ursprünglich geplanten Positionen empfohlen. Das Eingangs beschriebene Fehlerbild war damit allerdings nicht beseitigt. Die zweite PHY Layer Analysemethode musste zum Einsatz gebracht werden. 

WLAN Site Survey Tools messen die Empfangssignalstärke von WLAN Access Points auf der Basis der in Beacon Paketen übermittelten RSSI Werte. Auf den Verteilungen der Empfangssignalstärken setzen alle weiteren Visualisierungen auf. Werte für SNR, Interferenz oder Datenraten werden meist simuliert und berechnet. Nur mit angepassten WLAN Kartentreibern lassen sich die Rauschwerte direkt messen und damit aktuell gültige SNR Werte kalkulieren. Nicht immer ist allerdings das WLAN für die dadurch detektierbaren und grob lokalisierbaren erhöhten Rauschwerte zuständig.

Der generelle Nachteil von lizenzfrei zu nutzenden Frequenzbändern ist, das jeder unter den gegebenen Regularien (2,4 GHz EN 300328, 5 GHz EN 301893) Komponenten vermarkten und in Betrieb nehmen kann. Insbesondere für das 2,4 GHz ISM Band trifft das u.a. auch auf analoge Übertrager für Audio-Video oder für Bewegungsmelder zu. 

Mittels der Spektrumanalyse Lösung Ekahau DBx Pro lassen sich solche Komponenten als WLAN Störer klassifizieren, und per Signalstärkeverfolgung lokalisieren. 

Trotz eines selbst erweiterbaren Expertensystems gehört einiges an Praxiserfahrung dazu, um eine Spektrumanalyse zu interpretieren. Die Hüllkurven lassen aber nach kurzer Lernkurve sichere Zuordnungen zu. Schwierig wird es bei überlagerten Signalen.
Die Signalform eines AV Transmitters überstreicht incl. Mitten- und Nebenband einen Bereich von ca. 20 MHz. Dies deckt sich mit der von WLAN genutzten Kanalbreite. (siehe Abb. 4. Links und Mitte)

Interessant für die Einschätzung der Auslastung der von WLAN genutzten Kanäle ist das Duty Cycle Diagramm. Auch hier benötigt man einiges an Praxiserfahrung um die Wirkung eines Duty Cycle-Wertes auf ein WLAN einzuordnen. 

Das Tastverhältnis bzw. die Kanalauslastung eines AV Transmitters liegt bei 100 % („Dauerstrichsignal“). Ein Dauerstrichsignal schaltet den betroffenen WLAN Kanal für eine ordentliche Nutzung durch WLAN aus. Solche Signalquellen sollten gefunden und eliminiert werden. AV Informationen können z.B. auch digital per WLAN übertragen werden. Funkbewegungsmelder gibt es auch für 868 MHz.
WLAN Komponenten „schaffen“ nur in Ausnahmefällen mehr als 50 % Kanalauslastung ! 

Ein Test zeigt, dass ein WLAN bei Channel 9 mittels eines sehr langen (20 min.) gigabyteschweren Filetransfers auf über 80 % Kanalauslastung getrieben werden kann. (Abb. 4 rechts)

Die im fraglichen Projekt gemessene Kanalauslastung von über 30 % erscheint für wenige Telnetsessions zu hoch. Erreichen kann man diese Auslastung eher mit mehreren YouTube-Streams. (sieh Abb. 4 Mitte Ch 9) Entgegen der Situationen in Abb. 4 wurden beim Audit keine WLAN fremden Signale detektiert. Wohl aber mehrere „WLAN Glocken“ bei den Kanälen 1-5-9-13 mit kurzzeitigen Duty Cycle Werten von über 60%. Das ist für Telnet zu viel.


Abbildung 4: 3 verschachtelte Screenshots einer Spektrumanalyse bei 2,4 GHz von links nach rechts:
- ein AV Transmitter bei Kanal 1 wird automatisch klassifiziert. 
- nicht immer funktioniert die automatische Klassifizierung sofort. Die Ausprägung des Signals weisst aber aufgrund der Hüllkurve ebenfalls auf einen analogen Übertrager hin. 
Bei Ch 9 ist eine typische „WLAN-Glocke“ erkennbar. Die Kanalauslastung (Duty Cycle) erscheint für ein paar Telnet Session zu hoch
- bis über 80 % lässt sich die Kanalauslastung mit einem sehr langen Filetransfer von mehreren Gigabyte treiben
Da benachbarte WLAN Installationen aufgrund deren niedriger Empfangssignalstärken schon mittels Mapping Tool als Störungsverursacher ausgeschlossen wurden, muss das Betreiber-WLAN selbst genauer untersucht werden. 

Zum Einsatz kommt eine Paketanalysesoftware mit einer WLAN Karte im Promiscuous-Mode. 
Das Expertensystem der Paketanalysesoftware Observer von Network Instruments listet Broadcast Stürme als erstes Problem auf. Die Zeiten für die einzelnen Ereignisse liegen bei maximal 3 Sekunden.    

Die Anzeige „Top Talkers“ liefert auf Platz 2 eine Quell-MAC-Adresse, die für ¼ des gesamten Netzwerkverkehrs auf der analysierten Luftschnittstelle verantwortlich ist.(siehe Abb. 5)


Abbildung 5: Das Experten System der Paketanalyse erkennt Broadcaststürme (siehe roter Pfeil). Auf Platz 2 nach der Broadcastadresse ordnet sich ein LAN Interface als Quelle von fast ¼ aller während der Messung übertragenen Pakete ein. 

Die stichprobenartige Kontrolle der den Broadcaststürmen zugeordneten Paketnummern ergibt eben jene MAC Adresse als Quelle der Broadcaststürme. Diese MAC-Adresse gehört in unserem Beispiel nicht zum WLAN. Nach dem Einziehen von Erkundigungen beim Netzwerkverantwortlichen des Betreibers entpuppt sich diese MAC Adresse als zentrales Routerinterface der Schnittstelle zum WAN/VPN. Zwei Möglichkeiten bleiben nun, um die Broadcaststürme von der Luftschnittstelle fernzuhalten:

a: Einsatz eines LAN-Routers zur broadcastblockierenden Trennung der WLAN Access Points von der restlichen LAN-Struktur

b: weitere LAN Paketanalyse zur Ermittlung der Ursache für die Erzeugung von so vielen Broadcastpaketen von der betroffen Router MAC. Eine weitere Analyse an der Luftschnittstelle ist nicht möglich, da durch die eingesetzte dynamische Verschlüsselung keine Informationen oberhalb des MAC Layers lesbar sind und mit einer einzelnen WLAN Probe nicht netzwerkweit entschlüsselt werden können.

Die Broadcaststürme sind die Ursache für Störungen im WLAN. Der Verursacher ist im LAN zu finden. Dies ist bei WLAN Fehlern gar nicht so selten. Als Ursache für die ungewöhnlich vielen Broadcastpakete vermutet der Autor eine Fehlfunktion oder -konfiguration im Umfeld des LAN/WAN Routers.

Fazit:
Auch wenn manche Produktbeschreibungen andere Schlüsse suggerieren; zur umfassenden Analyse von WLAN´s gibt es nicht das eine, für jede Aufgabe gerüstete, Werkzeug. Es gilt die drei Werkzeuge zur:

Erstellung von WLAN Heatmaps

Spektrumanalyse

Paketanalyse

systematisch und arbeitsteilig einzusetzen. Das Erkennen von Beziehungen zwischen den Ergebnissen der Tools und das Ableiten von Fehlerursachen erfordert Kompetenzen, die nur bei gut ausgebildeten und/oder praxiserfahrenen WLAN-Spezialisten zu finden sind.