Điện thoại thông minh, máy tính bảng ngày càng phổ biến trong đời sống xã hội và môi trường công việc, tạo nên xu hướng BYOD mà chúng ta đã nghe nói rất nhiều hiện nay. Xu hướng này kéo theo yêu cầu mở rộng vai trò của mạng không dây, không đơn thuần chỉ hỗ trợ kết nối mạng cho máy tính cá nhân mà còn cho cả các thiết bị thông minh. Khi thiết bị BYOD không chỉ được sử dụng cho công việc mà còn để giải trí thì nhu cầu kết nối mạng sẽ càng tăng cao. Sự ra đời của nhiều ứng dụng yêu cầu băng thông cao là điều đương nhiên. Kết quả là, nhân viên IT phải đối mặt với những thách thức ngày càng khó khăn hơn, làm thế nào thiết kế và triển khai hệ thống mạng không dây có thể đáp ứng cho các thiết bị BYOD đang tăng nhanh theo cấp số nhân. Bài viết dưới đây sẽ hướng dẫn các nhân viên IT triển khai hệ thống mạng không dây trong môi trường trường học và doanh nghiệp vừa và nhỏ, dựa trên việc xác định các thông số throughput (thông lượng), bandwidth (băng thông) của access point (AP).
Có hai phương thức triển khai mô hình mạng không dây: theo độ bao phủ và theo dung lượng. Mục đích của thiết kế bao phủ là cung cấp chất lượng dịch vụ tốt trong một không gian rộng nhất có thể với một hoặc nhiều AP. Các môi trường đặc thù của dạng triển khai này thường là:
- Lớp học
- Nhà kho
- Phòng khám, bệnh viện
- Khách sạn
- Phòng nghỉ công cộng
Theo phương thức triển khai này, số lượng AP cần thiết để bao phủ một khu vực được xác định bởi độ mạnh của sóng, được kết hợp bởi công suất điện đầu ra và ăng-ten. Ngoài ra, một vài yếu tố khác cần xem xét khi thiết kế mạng theo độ bao phủ là:
- Căn phòng, phòng nghỉ, nhà kho, phòng khách sạn…
- Mặt bằng sàn và chiều cao trần nhà– ví dụ văn phòng (3 m), nhà kho (6 m)
- Vật liệu xây dựng và vật cản– ví dụ bê tông, gạch, vách thạch cao, trục thang máy
- Số tầng
- Các khu vực loại trừ không cần phủ sóng
Dạng triển khai mạng không dây dựa trên dung lượng có mục đích cung cấp chất lượng dịch vụ tốt cho một số lượng người dùng nhất định trong một khu vực giới hạn. Môi trường triển khai mô hình này thường là phòng học trường cấp 2-3, giảng đường, thính phòng, thư viện, sân vận động, phòng hội nghị. Các yếu tố cần xem xét khi thiết kế hệ thống mạng này:
- Số lượng người dùng trong khu vực giới hạn kết nối tới một AP
- Số lượng thiết bị một người có thể dùng
- Số lượng người dùng đồng thời
- Loại ứng dụng và throughput cần thiết
- Kết hợp các ứng dụng
- Tần số kết nối (2,4 hay 5 GHz)
- Giao thức cũ hay mới (a, b, g, n hay ac)
Trong môi trường làm việc hoặc trường học, thường có những khu vực giao thoa cần cả thiết kế theo dạng bao phủ và theo dung lượng. Nếu một số lượng lớn người dùng cùng sử dụng Wifi trong một thời điểm, nơi đó được xem là khu vực mật độ cao. Thông thường, khi có từ 25 đến 30 người dùng đồng thời trong một khu vực bao phủ kết nối vào một AP (khoảng 500-1000 ft vuông), cần phải thiết kế mạng không dây mật độ cao.
Xác định throughput của AP
Khi ứng dụng lý thuyết để xác định throughput, có thể xảy ra một vài lỗi về thiết kế. Ví dụ, theo lý thuyết, một AP 2x2 (hai ăng-ten & hai luồng truyền/nhận) hai băng tần 300 Mbps/radio có thể hỗ trợ tối đa 600 Mbps (300 Mbps x 2). Nếu có 25 người dùng đồng thời trong khu vực này, bạn dễ mắc sai lầm khi cho rằng AP có thể hỗ trợ 24 Mbps cho mỗi người dùng (600 Mbps/25 người dùng).
Trong thực tế, thường có những yếu tố sau giảm đáng kể throughput AP so với lý thuyết:
- Giao thức và packet overhead– có thể làm giảm throughput đến 40-50%
- Vị trí thiết bị ở xa, hoặc nơi sóng yếu sẽ giảm tốc độ truyền (PHY rate), nguyên nhân gây giảm khoảng 50% throughput
- Người dùng phân bố không đều– một AP có thể đồng thời hỗ trợ người dùng ở cả hai băng tần. Mặc dù vậy, không phải mọi thiết bị di động đều hỗ trợ hai băng tần và đảm bảo sẽ tự động chuyển dịch giữa hai băng tần 2,4 và 5 GHz để cân bằng đường truyền. Hiệu quả mạng có thể giảm 50% do hành vi của người dùng.
- Dữ liệu điều khiển– tín hiệu trao đổi giữa AP và thiết bị có tốc độ truyền thấp có thể giảm băng thông 25%.
- Yếu tố khác– trùng kênh, nhiễu kênh, truyền lại, hành vi người dùng cũng gây giảm AP throughput.
Trong hình trên, người dùng trong trường học hoặc doanh nghiệp vừa & nhỏ cũng chỉ có 2-3 Mbps/người để sử dụng sau khi throughput bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau. Tuy nhiên cũng cần lưu ý rằng những ví dụ nêu trên dựa trên những trải nghiệm và giải pháp trước đây, hiện nay hiệu suất thực sự của người dùng còn dựa trên nhiều điều kiện khác.
Thiết lập yêu cầu băng thông
Khi thiết kế mạng không dây mật độ cao, điều quan trọng cần xác định là sẽ sử dụng những ứng dụng nào. Hình 2 mô tả lượng throughput thông thường khi sử dụng Internet, audio, video, in ấn, chia sẻ file, kiểm tra trực tuyến. Ngày càng nhiều trường học sử dụng các ứng dụng video trực tuyến như knowmia.com hay youtube.com để dạy học. Dung lượng throughput thường dao động từ 2 đến 4 Mbps trên mỗi người dùng tùy theo độ phân giải.
Sau khi xác định lượng throughput cần thiết cho mỗi ứng dụng, chúng ta có thể xác định băng thông cần thiết cho mỗi người dùng. Dĩ nhiên, không thể bỏ qua yếu tố số lượng người truy cập Wifi đồng thời, cũng như các yếu tố làm giảm throughput đã nêu ở trên. Nếu trong môi trường có nhiều người dùng chuẩn 11a, b, g, n và ac, throughput bình quân trên mỗi người dùng cũng sẽ giảm đi vì độ trễ của từng loại thiết bị. Băng thông của đường truyền được xác định bằng cách nhân dung lượng cần cho mỗi người và số người dùng trong một khu vực bao phủ.
10 lời khuyên thiết kế mạng không dây mật độ cao
Các khuyến nghị sau đây được đúc kết từ những lần triển khai thành công, từ khâu thiết kế, hoạch định, và triển khai một hệ thống mạng không dây mật độ cao.
- Xác định khu vực mật độ cao– bắt đầu việc thiết kế bằng cách dùng các dụng cụ dò tần số như AirMagnet để xác định các khu vực có mật độ sử dụng mạng không dây cao.
- Sử dụng AP hai băng tần– sử dụng loại AP hỗ trợ đồng thời hai băng tần (2,4 và 5 GHz) để tối ưu throughput cho người dùng. Luôn luôn bật chế độ hoạt động ở hai băng tần.
- Thiết kế AP giao thoa– đặt nhiều AP trong các khu vực mật độ cao, mỗi thiết bị luôn luôn thấy hai hoặc ba AP phát sóng đồng thời. Nếu một hoặc hai AP bị quá tải trong một thời điểm, thiết bị tự động cân bằng tải với AP còn lại mà không ảnh hưởng xấu đến người dùng.
- Cân bằng tải– thiết lập giới hạn băng thông trên AP để đảm bảo hiệu suất cân bằng giữa các thiết bị. Theo một thử nghiệm của Netgear, số lượng người dùng khuyến nghị có thể kết nối đến một AP khoảng 25 đến 30 và ngưỡng RSSI tối thiểu là -73 dBm.
- Mỗi phòng học một AP– trong một lớp học trung bình 25-30 học sinh, lưu lượng phục vụ cho các ứng dụng dạy học trực tuyến là 1:1 (1 học sinh/1 thiết bị), nên trang bị một AP cho mỗi lớp học.
- Thiết lập điện áp AP thấp– điện áp AP cao có thể là nguyên nhân gây nhiễu giữa hai AP. Nên đặt thêm một AP thứ ba để giải quyết vấn đề trên. Thiết lập công suất điện đầu ra bằng 1/2 hoặc 1/4 cho AP 2,4 GHz và 1/2 cho AP 5 GHz.
- Nâng cấp mạng dây– cần đảm bảo hệ thống mạng dây hỗ trợ băng thông cao để giúp AP có throughput cao. Nên sử dụng các switch 1 G hoặc 10 G ở tầng aggregation hoặc core.
- Khảo sát hiện trường– cần đến địa điểm triển khai để xác định và xử lý các yếu tố có tiềm năng gây nhiễu hệ thống Wifi.
- Kiểm tra kĩ– trước khi đưa vào hoạt động, cần chạy hết tải hệ thống mạng để đánh giá khả năng của mạng có thể xử lý được lưu lượng sử dụng bởi các thiết bị BYOD.
- Chia sẻ kiến thức– thiết kế mạng không dây mật độ cao vẫn là một chủ đề mới với hầu hết nhân viên IT ở các trường học cấp 1, 2 và các doanh nghiệp SMB. Chia sẻ kiến thức từ những trường hợp triển khai thành công là những bài học thực tế tốt nhất.
Kết luận
BYOD đang trở thành xu hướng trong cuộc sống, không chỉ trong môi trường làm việc mà còn trong trường học, bệnh viện, thậm chí trong các tòa nhà chính phủ. Trong môi trường mật độ cao, nhu cầu throughput tăng bởi người dùng mạng thường dùng 2-3 thiết bị và sử dụng nhiều ứng dụng cùng lúc. Yếu tố chính giúp triển khai một hệ thống mạng không dây thành công là nhu cầu sử dụng mạng của người dùng. Một khi đánh giá đúng các tham số sẽ triển khai trong môi trường cụ thể và làm theo các hướng dẫn trên, chất lượng hệ thống mạng không dây sẽ được đảm bảo và có người dùng sẽ có được những trải nghiệm tích cực.
Lưu Lê Qui Nhơn
Theo Netgear
