11ac最新情報

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1 11ac 最 新 情 報 2013/10/17 アルバネットワークス 佐 々 木 克 博 1 Aruba Macnica Day

2 802.11ac のテクノロジー PHY レイヤーの拡張 256QAM 変調方式 80MHz/160MHz のチャネル幅 8ストリーム Multi User MIMO ビームフォーミング MAC レイヤーの拡張 フレーム Aggregation の最大サイズの拡張 dynamic bandwidth operation 2

3 802.11ac のテクノロジー (つづき) 11n に 比 べて 仕 様 がシンプルになった 部 分 もある すべてのフレームは A-MPDU 形 式 MCS set 0-76(11n) 0-9(11ac) ビームフォーミング 方 式 の 簡 素 化 (11nとの 互 換 性 なし) Greenfield 形 式 フレームなし MCS 低 レート 削 除 不 可 5GHz only 2.4GHz は 干 渉 の 多 さ 帯 域 の 少 なさからこれ 以 上 性 能 を 上 げる のは 難 しいと 判 断 された 2.4GHz はおそらく 11n が 最 後 の 規 格 今 後 これ 以 上 高 速 化 はさ れないと 思 われる 必 須 仕 様 と 最 大 仕 様 の 差 が 大 きい スケーラブル 小 さなデバイスにも 導 入 可 能 3

4 802.11ac PHYレイヤー 256QAM 受 信 には 33~35dB の SNR が 必 要 コンステレーションの 数 は 4 倍 だが 情 報 量 は 1.3 倍 (6 bit 8 bit) 80MHz/160MHz channel OFDM サブキャリア 数 52(20MHz) 234(x4.5), 468(x9) ビームフォーミング 11n でも 規 定 されていたがオプショナル 項 目 が 多 数 あり 実 際 には ベンダ 間 の 相 互 接 続 が 難 しく 使 用 されていなかった 8 ストリーム マルチユーザーMIMO 4

5 日 本 で 使 用 可 能 なチャネル 屋 外 使 用 可 能 20MHz MHz MHz MHz DFS 5

6 802.11ac PHYレート (Short GI) 11n と 同 じ 6

7 MAC レイヤの 変 更 点 Aggregation サイズ 拡 張 dynamic bandwidth operation 同 じ 端 末 が パケットごとにチャネル 幅 を 変 えて 送 信 できる MCS index 数 の 削 減 (77 10) 11n では MCS にストリーム 数 の 情 報 も 含 ませていた 0~7:1ss, 8~15:2ss, 16~23:3ss 11n ではストリームごとに 変 調 方 式 が 異 なる MCS が 定 義 されていた MCS35: 64QAM + 16QAM 11ac では ストリーム 数 の 情 報 を MCS から 分 離 変 調 方 式 の 混 在 を 廃 止 MCS 指 定 方 法 の 簡 素 化 低 MCSを 削 除 できない 0-7は 必 須 MCS8,9 を 使 用 するかどうかを 指 定 するのみ 11n 11ac A-MSDU 7,935 バイト 11,426 バイト A-MPDU 65,535 バイト 1,048,575 バイト 7

8 VHT-MCS Map Association Req/Rsp 内 で 交 換 する 情 報 各 ストリーム 数 について 2ビットで 以 下 の MCS set を 指 定

9 ArubaOS での MCS Map コンフィグ (config) #wlan ht-ssid-profile default (High-throughput SSID profile "default") #vht-supported-mcs-map? <vht-supported-mcs-ma.. Comma separated list of max supported MCS for spatial streams 1 through 3. Valid values for max mcs are 7, 8, 9 and '-' (if spatial stream is not supported). Max mcs of a spatial stream cannot be higher than the previous stream's. If a MCS is not valid for a particular combination of bandwidth and number of spatial streams, it will not be used for Tx and Rx. Default: 9,9,9 1ss 2ss 3ss (High-throughput SSID profile "default") #vht-supported-mcs-map 9,9,9 1-3ss, 256QAM まで (デフォルト) (High-throughput SSID profile "default") #vht-supported-mcs-map 9,9,7 1-2ss は 256QAM まで 3ss は 64QAM まで (High-throughput SSID profile "default") #vht-supported-mcs-map 7,-,- 1ss のみサポートかつ 64QAM まで (11ac の 最 小 設 定 ) 9

10 VHT capability info ( 参 考 ) Association Req/Rsp 内 で 交 換 する 情 報 32ビット 長 10

11 802.11ac 必 須 仕 様 と 最 大 仕 様 11n 最 大 11ac 必 須 11ac 最 大 ストリーム 数 チャネル 幅 40MHz 80MHz 160MHz 変 調 方 式 64QAM 64QAM 256QAM A-MPDU 65,535bytes 8,191bytes 1,048,575bytes PHYレート 600Mbps 292.5Mbps 6.9Gbps 11

12 802.11ac 標 準 化 動 向 IEEE 現 在 Draft 6.0 が 承 認 され Draft 7.0 を 作 成 中 2014 年 2 月 に 正 式 版 発 行 予 定 Wi-Fi Alliance 以 下 の 11ac 認 証 フェーズを 定 義 Wave 1 Wave 2 PHY レート 1.3Gbps 3.5Gbps ストリーム 数 3 4 チャネル 幅 80MHz 160MHz MIMO Single user Multi user 業 界 動 向 実 際 の Wave2 製 品 出 荷 は2015 年 ごろ? 12

13 8 ストリーム?? 160MHz channel?? 8 ストリームの 実 現 可 能 性 ストリーム 数 を 増 やすと 演 算 処 理 が 急 激 に 増 加 スマホ タブレットは 11ac でも 1ss のまま 多 数 のアンテナを 配 置 するスペースも 必 要 11n でもまだ 4 ストリーム 製 品 はない 160MHz channel は 2 つだけ しかも DFS channel でレーダーの 影 響 を 受 ける wave 2 の 本 命 機 能 は マルチユーザ MIMO!! 消 費 電 力 ストリーム 数 13

14 マルチユーザMIMO 留 意 事 項 AP 端 末 方 向 のみ 同 時 送 信 可 能 事 前 にAP- 端 末 間 でネゴシエーションが 必 要 端 末 に Group ID を 割 り 当 てる Group ID Management アクションフレームを 使 用 AP はグループを 指 定 してマルチユーザパケットを 送 信 Group ID は 1~62 まで 1 Group に 端 末 4 台 まで 登 録 できる 同 時 送 信 端 末 数 4 台 まで 14

15 マルチユーザパケットの送信 グループの設定を行ってから送信 一度グループIDを通知すれば 変更がない限り毎回行う必要はな い To: B To: C AP GID Mgmt GID Mgmt GID Mgmt A GID Mgmt Data to A Data tp B Data to C ACK Data to A ACK To: A To: GroupID 12 MU PPDU マルチユーザパケット(MU PPDU)送信前に アクションフレームでグループIDを通知 GroupID=12 ACK B Data tp B ACK GID Mgmt GroupID=12 GroupID=12 15 Data to C ACK C ACK GID Mgmt

16 MU-MIMO ができないこと X X X 上 り 方 向 送 信 不 可 5 端 末 以 上 同 時 送 信 不 可 1 端 末 あたり4ssまで 16

17 256QAM : MCS8-9 MCS8-9 を 受 信 するには 高 いSNR(33-35dBm)が 必 要 受 信 強 度 ではなくSNR を 確 保 することが 必 要 ノイズが 多 い 環 境 では より 強 い 受 信 強 度 が 必 要 ノイズフロアが -95dBm とすると -62dBm 以 上 の 信 号 強 度 dbm 信 号 強 度 SNR ノイズフロア 17

18 高 いMCS 導 入 のメリット 高 MCSの 追 加 によって セルの 大 きさは 変 わらない 受 信 状 態 の 良 いエリアで さらなる 高 速 化 11n, 40MHz 11ac, 40MHz 300Mbps 400Mbps 300Mbps 180Mbps 180Mbps 90Mbps 90Mbps 18

19 ビームフォーミング 用 語 Beamformer = ビームフォームされたパケットの 送 信 側 Beamformee = ビームフォームされたパケットの 受 信 側 AP が 常 に Beamformer とは 限 らない 端 末 も Beamformer になれる ( 対 応 していれば) Explicit Beamforming Beamformer からシーケンスを 開 始 する フィードバックをもとに Steering Matrix を 計 算 し フォーミングされた パケットを 送 信 Beamformer NDP announcement NDP Data Beamformee Feedback Matrix NDP をどのような 状 態 で 受 信 したかを 報 告 19

20 ArubaOS でのビームフォーミング 端 末 確 認 #show ap debug client-table ap-name ap225-1 Client Table MAC ESSID BSSID Assoc_State HT_State AID PS_State UAPSD Tx_Pkts Rx_Pkts PS_Qlen Tx_Retries Tx_Rate Rx_Rate Last_ACK_SNR Last_Rx_SNR TX_Chains Tx_Timestamp Rx_Timestamp MFP Status (C,R) Idle time Client health (C/R) cc:3a:61:ae:c2:b8 ssk-psk2 6c:f3:7f:e7:ea:70 Associated cawvssee 0x1 Power-save (0,0,0,0,N/A,0) [0x7] Tue Oct 15 22:04: Tue Oct 15 22:05: (0,0) /100 UAPSD:(VO,VI,BK,BE,Max SP,Q Len) HT Flags: A - LDPC Coding; W - 40MHz; S - Short GI 40; s - Short GI 20 D - Delayed BA; G - Greenfield; R - Dynamic SM PS Q - Static SM PS; N - A-MPDU disabled; B - TX STBC b - RX STBC; M - Max A-MSDU; I - HT40 Intolerant VHT Flags: C - 160MHz; c - 80MHz; V - Short GI 160; v - Short GI 80 E - Beamformee; e - Beamformer HT_State shows client's original capabilities (not operational capabilities) この 端 末 は beamformee でもあり beamformer でもある つまり 送 受 信 両 方 向 のビームフォーミングに 対 応 している 20

21 Sounding インターバル 設 定 ArubaOS CLI (config) #wlan ht-ssid-profile default (High-throughput SSID profile "default") #vht-txbf-sounding-interval? <vht-txbf-sounding-in.. Time interval in seconds between updates of VHT Transmit Beamforming channel estimation. (AP-22x only) Default: 25 ArubaOS では 各 端 末 に25 秒 ごとに sounding frame を 送 信 して ビームフォーミングのパラメータを 再 計 算 21

22 プライマリチャネル 同 じ 周 波 数 帯 を 使 用 する 80MHz channel には プラ イマリチャネルの 選 び 方 によって 36E, 40E, 44E, 48E の 4 種 類 ある 20MHz/40MHz の 端 末 は プライマリチャネルのみを 使 用 セカンダリには 接 続 できない 40MHz 端 末 はこのチャネ ル(36+40)を 使 用 20MHz 端 末 はこのチャネ ル(40)のみ 使 用 Secondary 20MHz Primary 20MHz ArubaOS では 80MHz チャネルを 表 す 場 合 プライマリチ ャネル 番 号 にEをつけ ます (E=Eighty) channel 40E Primary 40MHz Secondary 40MHz 80MHz MHz 端 末 が 使 用 する 帯 域 22

23 同 じ80MHz channel を 使 用 する AP 配 下 での 干 渉 20MHz 端 末 40 Secondary 20MHz Primary 20MHz 40MHz 端 末 channel 40E Primary 40MHz 80MHz Secondary 40MHz 干 渉 しない 干 渉 しない 40MHz 端 末 80MHz 端 末 干 渉 ~48 channel 44E Secondary 40MHz 80MHz Primary 20MHz Secondary 20MHz Primary 40MHz MHz 端 末 36~48 Primary 20MHz Secondary 20MHz 40MHz 端 末 channel 36E Primary 40MHz Secondary 40MHz 20MHz/40MHz のプライマリチャ ネルがうまくばらけるようにチャ ネルを 配 置 すると 干 渉 を 減 らせる 80MHz

24 (おさらい) 隣 接 チャネルからの 干 渉 チャネルが 重 複 していなくても AP 間 距 離 チャネル が 近 い 場 合 サイドローブのパワーを 検 出 して(Energy Detection)スループットが 落 ちるので 注 意 チャネルが 隣 接 するAPは 最 低 20mほど 離 して 設 置 する ことを 推 奨 電 波 強 度 近 くの 36ch AP 干 渉 遠 くの 44ch AP 干 渉 しない 近 くに 設 置 された36ch AP が 送 信 中 は 40ch AP は CSMA/CA によ り 送 信 を 行 えない 閾 値 より 高 い キャリアセ ンス 閾 値 36ch 40ch 44ch 周 波 数 24

25 80MHz での ARM チャネル 割 り 当 て valid 80MHz channel を 一 つだけに 設 定 し AP-225 を 追 加 していったときの 自 動 チャネル 割 り 当 ての 様 子 プライマリチャネルを 意 識 したチャネル 選 択 Aruba AP BSS Table bss ess port ip phy type ch/eirp/max-eirp cur-cl ap name in-t(s) tot-t mtu acl-state acl fm c:f3:7f:e7:ea:70 ssk-psk2 N/A a-vht ap 44E/15/ AP m:10s T Aruba AP BSS Table bss ess port ip phy type ch/eirp/max-eirp cur-cl ap name in-t(s) tot-t mtu acl-state acl fm c:f3:7f:e8:e7:70 ssk-psk2 N/A a-vht ap 36E/15/ AP s T 6c:f3:7f:e7:ea:70 ssk-psk2 N/A a-vht ap 44E/15/ AP m:46s T Aruba AP BSS Table bss ess port ip phy type ch/eirp/max-eirp cur-cl ap name in-t(s) tot-t mtu acl-state acl fm c:f3:7f:e7:6b:10 ssk-psk2 N/A a-vht ap 48E/15/ AP m:10s T 6c:f3:7f:e8:e7:70 ssk-psk2 N/A a-vht ap 36E/15/ AP m:0s T 6c:f3:7f:e7:ea:70 ssk-psk2 N/A a-vht ap 44E/15/ AP m:4s T 25

26 dynamic bandwidth operation n では 40MHz で Association した 端 末 とは 40MHz 幅 でのみ 通 信 40MHz のチャネル 幅 がすべてクリーンでない 限 り 電 波 を 出 さない ac では 無 線 状 況 に 応 じて 同 一 端 末 との 通 信 においても パケットごとに 使 用 チャネル 幅 を 変 更 可 能 Secondary 40MHz channel が 使 用 中 であ れば Primary 40MHz にフォールバック 80MHz 端 末 48E 36E 干 渉 ch 44ch 40ch 36ch 80MHz 端 末 Secondary 40MHz/20MHz いずれも 使 用 中 であれば Primary 20MHz にフォールバック 26

27 802.11ac 導 入 Q&A 1 11n AP と 同 時 設 置 はOK? 11n と 後 方 互 換 性 があり 混 在 可 能 Aruba は キャンパス 内 に 11n と 11ac を 混 在 させる 場 合 40MHzチャネルを 使 用 するか ビル フロア 単 位 での 11ac 導 入 を 推 奨 設 置 密 度 は? 5GHz 利 用 を 中 心 にしたセル 設 計 11n からのリプレースの 場 合 特 に11acのためのサイトサーベ イは 不 要 で そのまま 交 換 しても 問 題 なし 256QAM のレートを 確 保 したい 場 合 -62dBm 程 度 の 受 信 強 度 が 得 られるように 設 置 27

28 802.11ac 導 入 Q&A 2 送 信 出 力 は? ARM による 自 動 調 整 を 推 奨 Beamforming 対 応 端 末 が 多 い 場 合 11n よりも 少 し(2-3dB) 弱 めるとよいかも 80MHz channel は 使 うべき? Dynamic bandwidth operation により 20M/40M/80M 混 在 時 のインパクトを 最 小 化 している ARM はプライマリチャネルを 意 識 して 動 作 新 規 導 入 ならば 使 うべき Link Aggregation のためのケーブリングは 必 要? 2.4GHz の 混 雑 状 況 を 考 えると 現 状 wave1 AP の 実 効 スルー プットが1Gbpsを 超 える 可 能 性 は 低 い wave2 AP に 備 えておきたい 場 合 冗 長 化 したい 場 合 などに 導 入 28

29 AP-220 シリーズのご 紹 介 3x3 MIMO, 1.3Gbps の PHY レート ClientMatch テクノロジー 802.3af (PoE) で 11ac フル 機 能 動 作 2 x GbE ポートによるリンクアグリゲーション Jumbo Frame 対 応 天 井 マウントに 最 適 なダウンチルト 型 内 蔵 アンテナ Advanced Cellular Coexistence (ACC) により セルラーネットワークからの 干 渉 を 回 避 11ac WiFi 認 証 取 得 コントローラレス 型 あり (2013 年 末 リリース) 29

30 Throughput (Mbps) VeriWave での UDP スループット 測 定 結 果 x3 11ac Downstream UDP Performance Aruba AP Cisco 11ac Module Aruba AP Cisco 11ac Module # of Clients Client: Veriwave Conducted, 3x3 11ac, Downstream, UDP 1500 Byte, WPA2-PSK, Tunnel Mode (AP225) 30

31 ラップトップを使用した TCP スループット測定結果 31

32 Aruba Japan 社 内 測 定 結 果 MacBookAir (2ss) 460Mbps Galaxy S4 (1ss) 230Mbps 測 定 条 件 ArubaOS MHz channel 4 TCP downstream 32

33 ビームフォーミング 効 果 測 定 ArubaOS AP-225, 80MHz channel 端 末 Samsung Galaxy S4 (BCM4335, 11ac, 1ss) MacBookAir (BCM4360, 11ac, 2ss) 測 定 方 法 下 り1Mbps 程 度 の UDP トラフィックを 流 しつつ 端 末 を 各 測 定 ポイントに 移 動 して AP の 送 信 PHY レートを show コマンドで 確 認 show ap debug client-table の Tx_Rate の 値 33

34 Galaxy S4 結果 上の値=Beamforming 有効時の PHY レート 下の値 Beamforming 無効時の PHY レート 中 長距離で1.5 2倍のPHYレートを実現! 433M 1ss, 80MHz channel での最大 PHY レート 433M 433M 325M 195M AP-225 約30m 34 65M 30M 433M 260M

35 MacBookAir 結果 Galaxy よりは効果が落ちた レートが逆転するポイントも 倍のPHYレート 45M 65M 780M 650M 325M 260M AP-225 約30m M 260M

36 参 考 文 献 ac White Paper by Aruba 総 務 省 懇 話 会 資 料 第 90 回 電 波 利 用 懇 話 会 無 線 LANをめぐる 最 近 の 標 準 化 動 向 につ いて 第 108 回 電 波 利 用 懇 話 会 無 線 LANシステムの 最 新 動 向 と 今 後 の 展 望 について Revolution Wi-Fi : A Survival Guide, Mattew Gast, O Reilly 36

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