高密度エクスペリエンス(HDX)導入ガイド
リリース 8.1 の高密度エクスペリエンスの機能
リリース 8.1 の高密度エクスペリエンスの機能

リリース 8.1 の高密度エクスペリエンスの機能

ここでは、詳細な次のトピックを網羅:

動的帯域幅選択

動的帯域幅選択(DBS)のアルゴリズムは、現在と将来の 802.11ac 無線のチャネル帯域幅のスマートな切り替えと、新しい共存シナリオに対処しています。 DBS は従来の AP に加えて 11ac AP を備えているエンタープライズ WLAN ネットワークにとって、差別化をはかれる要因です。 DBS は、11ac と従来の AP およびデバイス間での共存を管理するうえで、RRM の柔軟性も示しています。

切望されるデータ レートの大幅な向上を実現するために、11ac は 80 MHz や 160 MHz などの新しい広範な帯域幅モードを導入しています。 また、11ac では AP によりこれらのモードから既存の狭い帯域幅(20 MHz や 40 MHz)へ切り替えることもできます。 これは、狭い帯域幅しか備えていない従来の AP やクライアントの他に 11ac AP を備えているネットワークにとって、特に有用です。 パフォーマンスを向上させるためには AP で対処しなければならないのは明らかですが、対処するタイミングについての正確な条件は標準では示されておらず、革新の余地が残されています。

DBS のアルゴリズムは、カスタマーが 11n から 11ac へアップグレードする場合に、さまざまな構成に対してスムーズに移行できるようにします。 コアな動的チャネル割り当て(DCA)のアルゴリズムは、隣接する AP の距離、ローグ チャネル構成、AP のタイプなどの定常に基づいてチャネルの割り当てに対応します。 ただし、より高度なパフォーマンスを実現するためには、さらに一時的なパラメータに基づいてチャネルの割り当てを微調整できる(つまり 40 MHz と 80 MHz の帯域幅を選択できる)ようにすることが必要です。 DBS とコア DCA の主な目的は、他のチャネルおよび帯域幅の選択と競合しません。 DBS は、コア DCA に適用されている値に加えて、バイアス値の追加レイヤを適用し、最終的なチャネル割り当ての結果が DBS が推奨しているものに近くなるようにします。 チャネルの選択だけでなくチャネル帯域幅を最適化するために、DCA は、チャネル帯域幅のすべてのモードに対して全体のチャネル メトリックを分類します。 これは前述の Wi-Fi メトリックに加えて、40/80 MHz OBSS による隣接チャネルのペナルティ、およびプライマリ チャネルの不均衡によるペナルティも考慮します。 いくつかのケースでは、BSS 内の 40 MHz 11n クライアントの数によっては、40 MHz を選択する方が効率的です。 周波数再利用の観点からすると、すべての 11ac BSS に 80 MHz を割り当てるのは効率的ではありません。 同様に、トラフィック フローによっては、広範な帯域幅を持っていてもメリットがないものもあります。

前述のとおりに展開するには、BSS または展開で多数の 11n クライアントが検出された、またはすべて 11n クライアントで構成されていることが検出された場合に、DBS が次のようにチャネル割り当てを行う必要があります。
  • クライアント ステーションがすべて 11n である(または事前に設定されたしきい値のヒステリシスを超えた)場合、またはより狭い帯域幅のほうが適しているトラフィック フローがある場合は、80 MHz の 11ac BSS に変更して、40 MHz のチャネル帯域幅(つまり BW 制約を持つ DBS)に変更します。

  • 11n と 11ac が混在したクライアント ステーション(または事前に設定されたしきい値のヒステリシスを超えた)場合は、80 MHz の BSS 間(つまり primary40 に適合しない DBS)で secondary40 を共有します。

これらはいずれも、適切なバイアスを使用して実現することができます。 トラフィック ベースのバイアスは、各タイプのクライアント数のファンクションとして、および特定の AP のさまざまなトラフィック タイプのフラクションとして追加することができます。

動的帯域幅選択(DBS)の有効化

  1. 802.11a ネットワークを無効にします。

  2. [Wireless] > [802.11a] > [RRM] > [DCA] を選択します。

  3. [Channel Width] フィールドで、[Best] ラジオ ボタンをオンにします。

  4. 802.11a ネットワークを有効にします。

RF プロファイルでの動的帯域幅選択(DBS)の有効化

  1. 802.11a 無線で RF プロファイルを作成します。

  2. 作成した RF プロファイルを編集します。 [RRM] タブで、[DCA] エリアの [Channel Width] の [Best] オプション ボタンをオンにして DBS を有効にします。

  3. RF プロファイルを AP グループに適用します。

動的帯域幅選択(DBS)のベスト プラクティス

次に、動的帯域幅選択のいくつかのベスト プラクティスについて示します。

  • DBS を備えた DCA は 10 分おきに実行する。

  • DBS はグローバルに設定しない。

  • すべての展開について、[Channel Width] を [Best] に設定する。

  • グローバル再起動は、DBS が有効になっているときに開始する。
    • config 802.11a channel globabl restart.

動的周波数選択

動的周波数選択(DFS)は、5 GHz スペクトルでのチャネルの可用性および有用性を向上させるために作成されました。 規制ドメインに応じて、DFS は 4 ~ 12 の追加チャネルにすることができます。 チャネルを多くすることは、容量が増えることを意味しています。 DFS 機能はレーダー信号を検出して有効な検出時に AP チャネルを移動し、プライマリ スペクトル ユーザ(気象レーダーや軍用レーダーなど)はアクセス ポイントによる干渉がないことを確認することができます。 DFS のレーダー回避は、AP が干渉を受けないようにするうえでも役に立ちます。また DFS の要件は、クライアントを遠ざけるグループのモニターとしてマスターAP を指定します。 従来から、DFS チャネルの使用について北米でいくつかの懸念がありますが、非 DFS チャネルは 8 個のみです(各チャネルは 20 MHz ワイドです)。 ETSI の規制ドメイン(ヨーロッパ)では、非 DFS チャネルは 4 個のみで、長年 DFS チャネルを問題なく使用しています。

5 GHz 帯域はより多くのチャネルを提供できますが、5 GHz チャネルは電力が可変的で、屋内/屋外の導入制限があるため、設計全体で注意が必要です。 たとえば北米では、U-NII-1 は屋内でのみ使用可能で、最大電力が 50 mW の電力制限があります(将来的にはもう少し高い電力に変わります)。 U-NII-2 と U-NII-2e の両方が動的周波数選択の影響を受けます。

次の図は、北米、ヨーロッパ、および日本における現在の 5 GHz チャネルの割り当てについて示しています。

米国では現在、帯域幅がそれぞれ 20/40/80/160 MHz チャネルである 22/10/5/1 チャネルがあります。 提案されている 5.35 ~ 5.47 GHz および 5.85 ~ 5.925 GHz スペクトルの解放により、チャネルの数は 34/16/8/3 に増大します。 企業が TDWR チャネルを取り戻すことに取り組むと、チャネル数は 37/18/9/4 に増加します。

次の表は、サポートされる DFS チャネルの数を示しています。

規制ドメイン

20 MHz チャネル合計

DFS チャネル

-A

22

11

-E

15

11

米国および全世界ではスペクトルに対して多大な需要があります。 スペクトルが増えると、扱わなければならないチャネルが増えるため、よりすぐれたソリューションを得て、システム パフォーマンスを向上させることができます。 現在の実装では、20/40/80/160 MHz の帯域幅の操作で DFS チャネルが選択された場合、次のプロセスが継続的に発生します。

DFS 対応の無線は、DFS チャネルのレーダー信号の動作周波数のみを監視します。 チャネル上でレーダー信号が検出されると、AP は次の処理を実行します。
  • チャネル上でそれ以降の伝送をブロックします。

  • 省電力モードのクライアントからのキューを消去します。

  • 802.11h チャネル切り替えアナウンスメントを、1 つのホップの全ネイバーへブロードキャストします。

  • 残りのクライアント デバイスのアソシエーションを解除します。

  • 30 分間 DFS チャネルをブロックします。

  • Channel Availability Check(CAC)プロセスを開始し、異なるチャネルをランダムに選択します。

  • AP が DFS を必要とするチャネルを選択しなかった場合、AP はビーコンを有効にして、新しいチャネル上でクライアント アソシエーションを受け入れます。

  • AP が、DFS を必要とするチャネルを選択した場合、AP は新しいチャネルで 60 秒間、レーダー信号をスキャンします。

  • 新しいチャネルでレーダー信号が検出されなかった場合、AP はビーコンを有効にして、クライアント アソシエーションを受け入れます。

  • レーダー信号が検出された場合、AP は別の新しいチャネルを選択します。

  • 優先チャネルを設定して使用できる場合は、そのチャネルが最初に選択されます。

  • DFS チャネルは、データ パケットを受信するときにレーダーの干渉について継続的に監視されます。

この既存の動作は、リアル レーダー検出または DFS フォルシングのいずれかが行われる広範な帯域チャネルの悪影響を及ぼします。 次の図に示すように、80 または 160 MHz チャネル(4 ~ 820 MHz チャネル)は完全に無効にでき、ナローバンド レーダーが検出されると(最低 30 分間)エアをオフにします。 このスペクトルのロスは、残りのワイヤレス ネットワークを通じてマイナスの波及効果を与えることがあります。

この競合シナリオの解決策は、シスコが特許出願中の Flex-DFS テクノロジーです。 この機能は SAgE(Spectrum Analysis Engine ASIC)で高度な信号処理機能を利用して、DFS レーダー信号の Wi-Fi チャネルの場所を正確に特定します。 この情報をアクセス ポイントおよびワイヤレス コントローラで使用して、新しいチャネルの割り当てを最適に選択することができます。 このため、アクセス ポイントとワイヤレス コントローラの両方が検出されたチャネルを回避して、新しいチャネル、または最も中断が少なく、最も広範なチャネル幅に変更することができます。

この機能の基本的なテクノロジーは、SAgE が提供するレーダー信号の正確な周波数推定です。 この正確さにおいて、シスコは競合他社を大きく上回っています。 レーダー信号周波数を正確に知ることによって、アクセス ポイントでは、チャネル全体ではなくそのサブ チャネルのみをオフにすることができます。 次の手順では、160 MHz チャネルの場合について説明します。
  1. レーダー周波数を 1 MHz の精度で特定します。

  2. 1 つの 20 MHz チャネルのみにレーダー イベントを分離し、無効としてマークします。

  3. 残りのスペクトル(40/80 MHz)はインテリジェントな使用を続けます。

  4. 可能な場合は、低帯域幅(20/40 MHz)へロールバックしないようにします。

  5. CAC プロセスの実行を回避して、システムおよびクライアントのパフォーマンスに影響を与えないようにします。

多数のアクセス ポイントで構成され、ワイヤレス コントローラで管理されている 5 GHz 帯域のワイヤレス ネットワークについて考えてみましょう。 また、このネットワークは、広帯域動作用の信頼性の高い DFS チャネル セットを必要とする多数のクライアント(ワイヤレスのみの企業ネットワークなど)にサービスを提供するものとします。 また、気象レーダー、軍用レーダー、または付近で DFS 検出を発生させるような RF 信号がある場合、その検出はアクセス ポイント内で DFS のしきい値を超えているため、そのワイヤレス ネットワークは多大なクライアントの中断およびトラフィックのスループット低下の影響を受けやすくなります。

アクセス ポイントに組み込まれている FlexDFS 機能を使用すると、ワイヤレス ネットワークは干渉しているレーダー周波数の場所について正確な情報を取得して、これまでより最適かつ効率的な方法でネットワーク チャネルの割り当てを行うことができます。 そのため、この機能はクライアントに適切なサービスを提供するようチャネルの割り当ておよび帯域幅を設定するために、ワイヤレス コントローラと連携して機能します。 RRM-DCA はこの新情報を使用して、チャネルの使用率向上、およびネットワーク全体での再利用を実現します。

前述のように、シスコはこの機能を提供する唯一のワイヤレス ネットワーキング ベンダーです。

FlexDFS は 11ac ネットワークに対して最も適用性がありますが、Clean Air 機能で以前に使用していた SAgE ベースのすべての AP(3500、3600、3700、2600、2700、1550、および 1570 Mesh AP)で使用できるようになります。 CA Express またはその他のレガシー AP をサポートしている AP が、FlexDFS をサポートする計画は現時点ではありません。 ただし SAgE ベースの AP が、DFS が動作しているチャネル上でレーダー干渉を検出した場合は、802.11ac 対応のすべてのネイバー AP にレーダー干渉を通知できます。

まとめ

DBS および FlexDFS は、エンタープライズ ネットワークにおいて広帯域 .11ac レートのより適切な使用率を実現します。 この 2 つを組み合わせることにより、広範なチャネル帯域幅で WLAN を運用しているカスタマーに信頼性を提供し、実社会のワイヤレス ネットワーク パフォーマンスにおける競合他社に対する優位性をシスコにもたらします。