Convalida guida al test e al monitoraggio del throughput Wi-Fi

Introduzione

Questo documento descrive come monitorare e risolvere i problemi di throughput nelle grandi reti Wi-Fi.

Contesto

Nelle reti Wi-Fi, non ci sono molti tipi di problemi percepiti dagli utenti finali.

I problemi segnalati possono variare tra:

• client che non sono in grado di connettersi;
• I client si disconnettono improvvisamente o;
• La velocità percepita dell'applicazione sul dispositivo utente non è soddisfacente. 

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Dietro a questi sintomi semplici possono nascondersi vari tipi di problemi, la maggior parte dei quali non coinvolge le reti Wi-Fi effettive, ad esempio problemi DNS, problemi di connessione a Internet e così via. I server di gestione, ad esempio Cisco Catalyst Center, aiutano l'amministratore a risolvere problemi specifici e questo articolo non approfondisce molti tipi di problemi quotidiani che possono essere facilmente rilevati e risolti tramite Catalyst Center. Al contrario, questo documento si concentra sul feedback vago da parte degli utenti finali come la rete è lenta, su come testarlo insieme a come convalidare il throughput effettivo in tutta la rete. E come valutare i problemi relativi alla velocità in elementi utilizzabili per migliorare l'esperienza complessiva dell'utente finale; queste sono tutte domande in questo documento dettagli. 

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Definizione del throughput massimo previsto

La prima domanda in ogni rete è, qual è la velocità massima che potrebbe essere raggiunta potenzialmente e realisticamente? Dal momento che Wi-Fi è un mezzo condiviso, la velocità sperimentata dipende direttamente dal numero di client e dispositivi che usano Wi-Fi nello stesso momento e sullo stesso canale. La velocità massima che può essere raggiunta implica la presenza di un singolo dispositivo client e di un singolo punto di accesso in un luogo isolato in cui nessuno utilizzi lo stesso canale Wi-Fi. In queste condizioni, i fattori determinano la velocità massima fino a:

• Il protocollo Wi-Fi utilizzato (Wi-Fi 5, Wi-Fi 6 e così via).
• Le funzionalità hardware del client e del punto di accesso (numero di antenne, numero di flussi spaziali, connessione Ethernet del punto di accesso e così via).
• La configurazione (larghezza del canale e altri dettagli di configurazione).

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La conoscenza di questi fattori consente di ottenere una stima della velocità effettiva massima in tempo reale che si può sperare di raggiungere in condizioni di laboratorio. Per avere un'idea, è possibile verificare la velocità di trasferimento dati dei report client da connettere al punto di accesso. Questa velocità dati non è la velocità effettiva dimostrabile nei test. Ciò è dovuto al fatto che Wi-Fi è un mezzo half-duplex che ha un certo sovraccarico di gestione (i frame devono essere riconosciuti, i beacon devono essere trasmessi e così via). Ci sono anche brevi silenzi tra i fotogrammi per una migliore ricezione e decodifica. Ciò significa che quando si inviano i dati, questi vengono inviati alla velocità dei dati documentata, anche se non sempre i dati vengono inviati.

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I frame di gestione e controllo vengono inviati a una velocità di trasferimento dati molto inferiore per garantire la ricezione. Una stima che si può considerare di ottenere è circa il 65%-70% della velocità dati utilizzata in un test di throughput effettivo. Ad esempio, se il client segnala una connessione e un invio di dati a 866 Mbps, i test effettivi devono indicare una velocità di trasferimento di circa 600 Mbps. Se si conoscono i parametri di configurazione in uso e le funzionalità hardware dei dispositivi interessati, è possibile determinare la velocità dati massima (e la velocità effettiva utilizzando il calcolo della percentuale documentato in questa sezione) che deve essere raggiungibile.

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In caso di mancata corrispondenza tra la velocità dati riportata e quella che si desiderava ottenere, è possibile avviare il processo di risoluzione dei problemi tramite la configurazione e verificare i vari parametri per individuare la posizione del gap. Ad esempio, se si dispone di un punto di accesso modello C9120 che trasmette a una larghezza di canale di 20 Mhz nella banda di 5 Ghz e di un tipico client Wi-Fi 6 con due flussi spaziali, è possibile calcolarlo in un ambiente RF (Radiofrequenza) perfettamente pulito. Con un singolo client, si può sperare di raggiungere 160-200 Mbps in un singolo trasferimento di file.

Fare riferimento alla guida per il test e la convalida del throughput Convalida e test del throughput wireless Wi-Fi 6/6E e Wi-Fi 7.

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Definire l'esperienza di base

È importante sapere cosa ci si può aspettare nella vostra sede in circostanze tipiche. Spesso un tecnico visita un sito vuoto prima dell'implementazione ed esegue test di velocità per documentare i numeri previsti. Una volta entrati dipendenti/clienti, il sito diventa occupato e l'esperienza effettiva varia notevolmente. Una volta avviata un'installazione, è consigliabile inviare tecnici per misurare l'esperienza effettiva in ogni area e prendere nota delle prestazioni della rete in un giorno medio. Sono inclusi la quantità media di client per radio quando la rete funziona a un livello soddisfacente e la velocità effettiva media raggiunta con un test di velocità.

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Cerca deviazioni dell'esperienza

Quando si gestisce la rete, il monitoraggio di avvisi o dispositivi di grandi dimensioni che passano improvvisamente alla modalità non in linea è semplice. Questo documento si concentra sulla parte hardware, su come individuare una rete wireless che funziona, fornendo comunque un'esperienza utente insoddisfacente.

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Ricerca di prove di un problema (test passivi)

La rete è stata testata personalmente e l'utente ha compreso il funzionamento e ha monitorato i sistemi di gestione e i dashboard. Nessun elemento segnalato come non in linea: potete fare un passo indietro e rilassarvi. O puoi?

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In attesa delle segnalazioni degli utenti finali relative a prestazioni scadenti, si è già in ritardo. Nel momento in cui gli utenti forniscono il feedback, il problema persiste, e si sentono solo le persone più esplicite. Molti altri utenti hanno probabilmente riscontrato frustrazione senza contattare l'help desk, il che danneggia la reputazione della rete. Come è possibile identificare i problemi di prestazioni quando si verificano?

1.      Dashboard di controllo client su Cisco Catalyst Center

Nel dashboard Cisco Catalyst Center Assurance viene visualizzato un grafico complessivo dello stato dei client. Sono previsti alcuni errori di connessione a causa di fattori quali credenziali errate o potenza del segnale debole sul perimetro della copertura. Anziché puntare al 100% sullo stato di salute, stabilire un benchmark realistico per l'ambiente. Un livello di integrità negli anni '90 indica in genere prestazioni ottimali.

È possibile identificare rapidamente i client non integri: 

• Sono lontani dai punti di accesso?
• È un problema di autenticazione?

In questo grafico viene visualizzato il rapporto di ogni categoria.

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1. Scorrere fino alla fine della pagina.
2. Filtrare l'elenco per visualizzare i dispositivi client con stato di integrità non corretto.
3. Analizzare i dati per identificare i modelli ricorrenti.

In questo esempio:

1. I dispositivi che si connettono alla banda a 2,4 GHz possono causare un peggioramento delle prestazioni.
2. I dispositivi hanno riportato una bassa potenza del segnale su quella banda da 2,4 GHz.
3. I dispositivi condividono la stessa posizione fisica.

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2.      Dashboard di controllo della rete e dispositivo 360 su Cisco Catalyst Center

Per individuare i potenziali problemi, è consigliabile controllare la pagina Network Assurance di Cisco Catalyst Center. È disponibile un widget che mostra i primi access point per numero di client:

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Se il punto di accesso principale della rete ha 40 client connessi, non ci sono problemi. Ciò implica che tutti gli altri access point hanno un numero di client inferiore. D'altra parte, se i punti di accesso principali hanno un numero insolitamente elevato di client, si può supporre che l'esperienza del client sia particolarmente scadente (a meno che questi client non siano inattivi e non si trovino in rete). È possibile passare a un'analisi "per punto di accesso" e ingrandire i punti di accesso superiori riportati in questo widget per comprenderne lo stato attuale.

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Un'altra visualizzazione del numero di client è disponibile nelle mappe nella pagina Gerarchia di rete del Catalyst Center. Nella pagina di visualizzazione pavimento, fare clic su Opzioni di visualizzazione> Access Point e modificare la visualizzazione in Assoc. Client per visualizzare il numero di client per access point.

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Per utilizzare la mappa, esaminare i seguenti passaggi:

1. Utilizzando la mappa, è possibile identificare i punti di accesso (AP) con un numero elevato di client e valutare se la densità è giustificata dall'attività corrente.
2. Esaminare gli access point adiacenti per determinare se condividono il carico del client. 
3. Analizzare le istanze in cui un punto di accesso segnala un numero di client eccessivamente elevato mentre i vicini segnalano zero, in quanto ciò indica un potenziale problema.
4. Verificare la presenza di difetti di progettazione RF, ad esempio differenze eccessive nella configurazione dell'antenna o dell'alimentazione di trasmissione (TX) che causano l'attrazione di un determinato punto di accesso da parte di un numero sproporzionato di client.

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La mappa fornisce una buona panoramica dei client associati su ciascun access point

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Dopo aver identificato i punti di accesso con un numero elevato di client, cercare il nome del punto di accesso per aprire la pagina Device 360. Il grafico dell'integrità mostra se l'integrità dell'access point è scarsa o persistente nelle ultime 24 ore.

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Nella stessa pagina è disponibile un elenco di problemi correlati a tale punto di accesso. In questo caso, entrambe le radio stanno sperimentando un elevato utilizzo.

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Il visualizzatore eventi identifica eventi specifici correlati a tale punto di accesso. Ad esempio, l'algoritmo RRM può essere eseguito troppo frequentemente, causando modifiche ricorrenti dei canali che influiscono sui client connessi, oppure una radio può essere reimpostata a causa di interferenze o altri problemi.

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Alla fine della pagina Device 360, impostare la vista su RF e selezionare la radio specifica per accedere ai dati per valutare la causa del problema. Un numero elevato di client non indica necessariamente un problema, in quanto le prestazioni dipendono dall'attività del client. Anche con pochi client, un punto di accesso presenta dei problemi se rimane occupato; l'utilizzo del canale funge da indicatore primario. Quando l'utilizzo dei canali si avvicina al 100%, o addirittura al 70%, i client si contendono l'accesso medio, con conseguenti latenze e collisioni. I grafici consentono un confronto tra l'utilizzo totale del canale e il contributo degli access point a tale carico.

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Ad esempio, l'80% dell'utilizzo dei canali indica che una persona trasmette sul canale l'80% delle volte. Se il punto di accesso mostra un utilizzo di Rx del 40% e Tx del 40%, mantiene il canale occupato con un carico bilanciato tra la trasmissione e la ricezione. Se l'utilizzo combinato di Rx e Tx differisce in modo significativo dall'utilizzo totale del canale, un altro punto di accesso (non autorizzato o gestito) utilizza lo stesso canale, causando interferenze.

Nell'immagine viene mostrato un punto di accesso con un utilizzo del canale del 91%:

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Il grafico mostra che il 7% dell'utilizzo deriva da altri punti di accesso e da fonti non Wi-Fi, mentre l'access point trasmette l'82% del tempo e riceve il 2% del tempo. Un numero elevato di client e il throughput totale indicano che uno o più client stanno probabilmente scaricando file di grandi dimensioni. Il grafico delle interferenze consente di determinare se le trasmissioni Wi-Fi o le interferenze non Wi-Fi mantengono occupato il canale:

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Come regola pratica, monitorare i punti di accesso con il numero più elevato di client e canali utilizzati. Valutare se il carico è giustificato e se incide negativamente sull'esperienza dell'utente finale in quell'area.

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3.      AI Analytics

L'analisi dell'intelligenza artificiale fornisce un monitoraggio intelligente che si adatta all'utilizzo di base anziché basarsi su soglie fisse. La mappa termica della rete visualizza le tendenze del numero di client, evidenziando i punti di accesso con la densità più alta nella settimana. Identifica inoltre i punti di accesso con connessioni client pari a zero, il che indica un tipo diverso di problema. Queste istanze suggeriscono problemi fisici, ad esempio problemi di montaggio o di antenna, o errori software in cui un riavvio radio risolve lo stato.

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Nella pagina Tendenze e approfondimenti sono elencati gli access point con elevato utilizzo dei canali o attività dei client. Utilizzare questo elenco per eseguire il controllo incrociato delle aree di attività o identificare le anomalie.

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Test attivo dell'infrastruttura

I test attivi possono confermare che gli utenti hanno riscontrato un'esperienza insoddisfacente. I test differiscono dal traffico reale. Gli utenti danno priorità alle prestazioni delle applicazioni rispetto ai trasferimenti di file di grandi dimensioni. I comportamenti delle applicazioni includono:

1. VIDEO: Utilizza una larghezza di banda variabile e tollera il tremolio attraverso il buffering (ad esempio, varianze video da 720p o 4K). Il traffico viene visualizzato come burst periodici.
2. Voce: Utilizza una larghezza di banda minima ma richiede bassa latenza e jitter. Spesso si utilizza il tagging QoS (Quality of Service) per definire le priorità.
3. Dati: Scarica i dati in burst a seconda del contenuto e dell'interazione dell'utente.

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I test di throughput massimizzano i protocolli per la massima velocità di trasferimento, che differisce dalla natura a scatti delle applicazioni reali. Il test delle applicazioni reali simula il comportamento dell'utente, ma non prevede metriche oggettive, fornendo solo una valutazione soggettiva delle prestazioni della rete.

I siti Web più diffusi testano la larghezza di banda end-to-end. Per isolare le prestazioni wireless dai problemi di Internet, routing e firewall, utilizzare uno strumento dedicato di test del throughput come Iperf.

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Risoluzione di un problema di throughput

Per identificare e isolare i problemi relativi al throughput, attenersi alla seguente procedura:

1. Determinare se l'ambiente RF è occupato prima di iniziare il test. L'elevato utilizzo dei canali riduce il throughput dei risultati. Se l'utilizzo è elevato, verificare l'eventuale presenza di interferenze tra i canali e riconsiderare il progetto RF. Si consiglia di ridurre la larghezza del canale, eliminare i dispositivi non autorizzati o utilizzare le antenne direzionali. L'aggiunta di altri punti di accesso non è sempre la soluzione.
2. Eseguire un'acquisizione via etere per analizzare i tentativi 802.11. Un'elevata percentuale di tentativi indica problemi RF. Verificare velocità di dati, protocolli e flussi spaziali. Trasferimenti efficienti mostrano frame di dati rapidi seguiti da un ACK a blocchi. Viceversa, i normali ACK dopo ogni frame o i frame RTS (Request-to-Send)/CTS (Clear-to-Send) eccessivi spiegano il basso throughput.
3. Eseguire il test di più tipi di sicurezza sulla WLAN. Le incompatibilità tra le impostazioni di protezione del client e del punto di accesso possono causare un throughput insufficiente.

Cronologia delle revisioni

Revisione	Data di pubblicazione	Commenti
2.0	08-Jul-2026	Controllo ortografico, grammaticale, struttura della frase, spaziatura, righe inserite in sezioni separate, testo alternativo e avvisi CCW aggiornati.
1.0	04-Mar-2024	Versione iniziale