Что 802.11n Draft 2.0 нам готовит?


Более года прошло с тех пор, как мы пробовали тестировать беспроводное оборудование стандарта 802.11n. Сам стандарт окончательно не принят, и в точном названии продуктов фигурирует слово «Draft» («черновик», в этот раз уже версии 2.0). Однако, большинство производителей сетевых устройств уже выпустили продукты с поддержкой данной технологии. Многие из них обещают, что программно доработают уже проданные устройства до официального стандарта, после его окончательного принятия.

Если отвлечься от технических подробностей, то введение 802.11n для пользователя означает  два существенных отличия от предыдущего лидера 802.11g — увеличение скорости и расширение зоны покрытия. Заявленные в презентациях цифры впечатляют — скорость в пять раз больше, а покрытие — вдвое больше. Что касается скорости, то (как было и с 54 Мбит/с) формальные 300 Мбит/с нового стандарта в реальности будут существенно меньше, однако даже двукратное увеличение реальной производительности с характерных 20 Мбит/с позволит использовать Wi-Fi для трансляции видео высокого разрешения, что является одним из наиболее часто упоминаемых сегодня приложений. Не стоит забывать, что увеличение скорости повлияет и на другие задачи, такие как онлайновые игры, IP-телефонию, резервное копирование и многие другие. Расширение зоны покрытия позволяет получить более устойчивую (и быструю) беспроводную связь на большем пространстве. Это особенно важно в городских условиях, когда для прохождения сигнала есть много препятствий и помех.

Для реализации данных параметров в новом стандарте используются такие технологии, как MIMO (одновременное использование нескольких отдельных приемников и передатчиков на устройстве), увеличение ширины канала с 20 до 40 МГц и уменьшение накладных расходов на передачу больших пакетов данных (аналогично Jumbo для гигабитных проводных сетей).

Понятно, что максимальной производительности можно достичь, только в случае использования в сети только «n-устройств». Сеть должна иметь точку доступа — в одноранговом режиме новый стандарт не работает. Однако формально и «g»-клиент может получить некоторые преимущества в случае работы с точкой доступа «n». Стоит учесть и то, что наличие в сети «старого» клиента может снизить скорость работы новых. А неправильно настроенная точка доступа «n» может легко заглушить расположенные рядом сети предыдущего поколения.

Кроме скорости и покрытия, в 802.11n было решено улучшить безопасность. Точнее, не ее саму, а удобство настройки. Речь идет о технологии WPS (Wi-Fi Protected Setup), которая призвала упростить использование современных алгоритмов WPA/WPA2 в домашних условиях. Если точка доступа и клиентский адаптер поддерживают это новшество, то процесс подключения выглядит существенно проще — достаточно использовать специальную кнопку на точке доступа или специальный код и программное обеспечение для адаптера для безопасной трансляции текущих параметров безопасности (в частности, ключей) в новый адаптер. На наш взгляд, придумать и ввести одно секретное сочетание символов, и прежде было не очень сложно. Но, возможно, WPS позволит уделять этому вопросу еще меньше времени.

Чипсетов для изготовления беспроводных карт гораздо меньше, чем моделей адаптеров. Так что сами беспроводные сетевые карты и точки доступа могут отличаться не очень существенно, поскольку практически всегда основаны на образцовом дизайне платы, предоставленным производителем чипсета. Обычно тюнинг делается только для некоторых внешних элементов (например, антенн) и дополнительных возможностей программного обеспечения — мониторинга работы карты, переключения профилей и тому подобного. Именно чипсет определяет большинство пользовательских характеристик конечного продукта. Так что кратко скажем, какие варианты существуют сегодня.

Следуя алфавитному порядку, начнем с Atheros. Компания представила семейство чипсетов XSPAN в далеком по меркам компьютерной индустрии январе 2006 года. В набор для создания адаптера входят две микросхемы — основной контроллер и радиоблок. Контроллеры представлены AR5416 для PCI или CardBus и AR5418 для шины PCI Express (включая Mini Card). Радиоблоки отличаются поддержкой частотных диапазонов и режимами MIMO: AR2122 — 2×2 MIMO 2,4 ГГц, AR5122 — 2×2 MIMO 2,4/5 ГГц, AR2133 — 3×3 MIMO 2,4 ГГц, AR5133 — 3×3 MIMO 2,4/5 ГГц. Различные сочетания микросхем дают множество референс-дизайнов под общей маркой AR5008. Все модели рассчитаны на максимальную скорость в 300 Мбит/с и поддерживают как 20 МГц, так и 40 МГц режимы работы. Остальные характеристики сегодня стандартны. Отметим только полную совместимость с 802.11b/g и поддержку WPA/WPA2 с TKIP и AES. Кроме указанных вариантов, компания поставляет чипсеты для создания роутеров и точек доступа. В данной статье на чипсетах Atheros представлены продукты D-Link DWA-547 и DIR-655 и Level One WBR-6000 (AR5416+AR2133).

Второй производитель 802.11n микросхем — компания Broadcom. Ее семейство Intensi-fi включает в себя различные дизайны клиентских устройств, точек доступа и роутеров, основанные на паре микросхем: BCM2055 — 2×2 (опционально 3×3 и 4×4) MIMO 2,4/5 ГГц радиоблок и BCM4321 — основной контроллер. Также в семействе присутствует  одночиповое решение BCM4322 — 2×2 MIMO, 2,4/5 ГГц, PCI/CardBus/PCIe. Такое решение можно встретить в точке доступа ASUS WL-500W (BCM4321+BCM2055).

Нельзя обойти стороной и компанию Intel, именно она является одним из лидеров индустрии. Использование беспроводной карты как одного из ключевых компонентов платформы Centrino существенно увеличило количество пользователей такого типа связи и дало новый толчок развитию Wi-Fi. Версия сетевого контроллера с поддержкой черновой спецификации 802.11n называется Intel Wireless WiFi Link 4965AGN. Этот Mini Card адаптер можно встретить в последних ноутбуках на платформе Centrino. Отметим некоторые особенности данного продукта: поддержка 802.11a/b/g/n, работа на частотах 2,4 и 5 ГГц, поддержка 2×3 MIMO (возможно подключение трех антенн, два канала на передачу и три — на прием), работа в 802.11n только в открытой сети или с WPA с алгоритмом AES,  работа в двухканальном режиме (40 МГц) только в диапазоне 5 ГГц. К сожалению, последняя особенность может существенно снизить скорость работы адаптера с более простой точкой доступа, рассчитанной только на 2,4 ГГц. Поскольку продукт ориентирован на ноутбуки, а в этой статье мы говорим только о настольных ПК, подробнее рассмотрим его в следующих материалах.

Производитель коммуникационных чипов — компания Marvell. Ее решение TopDog состоит из двух микросхем — радиоблока 88W8060 (2,4/5 ГГц, 2×3 MIMO, работа на каналах 20/40 МГц) и контроллера 88W836x. Эти продукты также имеют год разработки 2006. В данной статье Marvell можно встретить в адаптере Level One WNC-0600.

Менее известный, но встречающийся достаточно часто производитель — Ralink. В его арсенале сегодня два семейства, отличающихся возможностями. Первым идет RT2700, в составе которого три главных контроллера для разных шин: RT2760 (PCI/MiniPCI/CardBus), RT2770 (USB) и RT2790 (PCIe), и два варианта радиоблоков RT2720 для 2,4 ГГц и RT2750 для 2,4 и 5 ГГц. Это семейство поддерживает режим 1×2 MIMO (один передатчик и два приемника), может работать на каналах 20 и 40 ГГц, и поддерживает Short Guard Interval для достижения максимальных скоростей работы. Более современное семейство RT2800 может работать в режимах 2×2 и 2×3, что должно положительно сказаться на производительности. Номера микросхем совпадают с приведенными выше, достаточно лишь заменить вторую цифру с 7 на 8. Все остальные спецификации совпадают. Чипы Ralink используются в адаптере ASUS WL-130N. Отметим, что это единственная компания-производитель чипов (если не считать Intel), которая выкладывает на своем сайте драйвера для беспроводных контроллеров.

Кроме описанных компаний, на сайте альянса Wi-Fi встретился и Realtek. Однако найти какие-либо подробности об их решениях не удалось. Судя по дате получения сертификата, решения были представлены недавно. Так что, возможно, скоро мы узнаем о них какие-то детали.

Итак, с чипсетами мы разобрались. Что еще стоит учитывать при выборе адаптера или точки доступа? Если не считать стоимости и наличия в магазинах, остается не так много — шина, количество и размер антенн, режим MIMO, наличие и качество утилиты управления. С точками доступа и роутерами (кроме качеств маршрутизатора) можно проверить тип проводных портов — формально FastEthernet с его максимальной скоростью 100 Мбит/с может ограничивать производительность сети.

Стоит заметить, что ключевая технология нового стандарта — MIMO — создает определенные трудности при проведении тестирования. Если ранее условия можно было достаточно точно описать фразой «Антенны устройств параллельны и находятся на расстоянии трех метров прямой видимости без препятствий», то сейчас мало того, что на каждом устройстве по три антенны, так еще и не очевидно наилучшее их взаимное расположение. В частности, во время тестов мы отмечали зависимость скорости от положения антенн, достигающую до четырех раз, а при неблагоприятной ситуации даже терялась связь. Кроме того, используемые режимы MIMO редко указываются в спецификациях, а про точное определение, что делает конкретная антенна, приходится только мечтать. Не говоря о том, что встречались варианты, когда чип может 3×3, стоит три антенны, но, судя по схемотехнике радиомодуля, режим явно не 3×3, а, скорее, 2×3. Так что при тестировании каждой пары пришлось потратить дополнительное время на проверку расположения антенн. К счастью, процесс оказался не очень длительным, и можно сказать, что более простым, по сравнению с 802.11g. Реально можно было отметить два варианта — или «все плохо» и скорость очень маленькая, или скорость достаточно стабильна и не очень зависит от расположения антенн. В итоге, мы выбрали одинаковый вариант расположения антенн для всех сочетаний.

Однако, все приведенные далее цифры не стоит рассматривать, как то, «что можно получить от данной пары в самом лучшем случае», а, скорее, как «при определенных достаточно благоприятных условиях можно это получить». К сожалению, это является особенностью самой беспроводной технологии, на которую может повлиять очень много непрогнозируемых факторов. А проводить тесты в идеальных условиях, в чистом поле или на экранированном стадионе, на наш взгляд, не очень верно.

Переходим к описанию использованного в тестировании оборудования. В данной статье будут рассмотрены адаптеры для установки в настольные ПК, оборудованные шиной PCI.

Адаптер ASUS WL-130N базируется на чипсете Ralink RT2860+RT2820, что означает поддержку частоты 2,4 ГГц, режимов 20 и 40 МГц и 2x3 MIMO. Несмотря на компактный размер упаковки, комплект поставки великолепный — три антенны с повышенным коэффициентом усиления, антенный удлинитель на 80 см с магнитным креплением, планка для установки карты в низкопрофильные корпуса, компакт-диск с драйверами и ПО, краткое руководство по установке (в том числе и на русском языке). За это карта заслуживает нашу награду «Excellent Package». Выносной блок для установки антенн в данном случае не лишний — во-первых, оптимально разместить три антенны на задней панели современного системного блока может быть непростой задачей, а во-вторых, из-за низкопрофильности самой карты их разъемы находятся очень близко, что создает некоторые трудности в креплении антенн. Компания ASUS предлагает в комплекте: драйвера от Ralink и утилиту настройки, и управления собственного производства. Отметим, что утилита имеет русский интерфейс, достаточно удобна в использовании и предоставляет несколько интересных функций. Использовались: драйвер версии 1.0.2.0 и утилита версии 3.1.9.4.

Компания D-Link в отличие от других участников этого тестирования, не стала использовать выносной блок для антенн, а расположила их коннекторы на достаточном расстоянии друг от друга. Из-за этого адаптер DWA-547 выглядит несколько странно — большая пустая плата с металлическим экраном полного размера. В комплект поставки входят три стандартные (2 dBi) антенны, компакт-диск с программным обеспечением и описаниями, и бессмысленное краткое руководство по установке (на каждый язык — одна страница из серии «поставь диск в привод и читай полное описание на экране»). Отметим, что DWA-547 — единственная карта, которая работает в режиме 3×3 MIMO. Это обеспечивается чипсетом Atheros AR5416+AR2133. Так что интересно посмотреть, дает ли это какое-то преимущество в скорости. Как и другие участники этого тестирования, адаптер поддерживает только частоту 2,4 ГГц. Использовались: драйвер версии 3.0.2.6 и утилита версии 1.3.8.0. Утилита не локализована и имеет минималистский дизайн — окно для выбора и подключения к сети, строка состояния и окно для работы с WPS. Поскольку нам хотелось оценить максимальную производительность, то мы решили использовать для подключения антенн к DWA-547 удлинитель, как и для других карт. Однако для проверки провели тесты и со штатным креплением. Интересно, что даже очень невыгодное расположение — точка доступа стояла на расстоянии трех метров от лицевой стороны нашего системного блока — практически не повлияло на результат (сравнение проводилось только с DIR-655). Видимо, это и есть один из эффектов  использования MIMO. Но, в любом случае, с точки зрения удобства установки в сильно «укомплектованные» компьютеры, выносной блок заметно лучше.

WNC-0600 от компании Level One основан на чипсете Marvell 88W8361+88W8060, что дает 2,4 ГГц и 2×3 MIMO. Как и продукт от ASUS, этот адаптер использует выносной блок для антенн, а они имеют повышенный коэффициент усиления. Если в случае WL-130N еще можно было постараться подключить антенны к самой карте, то для WNC-0600 этого не сделать — разъемы расположены слишком близко (хотя можно подключить обычные антенны, имеющие меньший внешний диаметр разъема). Отметим и то, что длина кабеля блока почти в два раза больше, чем у ASUS — 150 см против 80 см. К сожалению, планки для низкопрофильных корпусов в комплекте нет, хотя сама карта и небольшая по высоте. Кроме указанных элементов в комплекте присутствует и компакт-диск с программами и описаниями, и краткое руководство по установке (в том числе и на русском языке).

В качестве точек доступа использовались роутеры ASUS WL-500W, D-Link DIR-655 и Level One WBR-6000. Они основаны на чипсетах различных компаний (Broadcom, Atheros и еще раз Atheros), так что будет интересно посмотреть, насколько совместимы «черновые» реализации от разных компаний. Учитывая то, что большинство исследователей обычно учитывают только работу устройства одного производителя, что, во-первых, не всегда удобно (например, если в его арсенале нет адаптера для нужной шины, или точка доступа выбирается «на вырост»), а во-вторых, не очевидно, что именно это сочетание даст максимальную скорость. Интересно, что ASUS и Level One использовали в адаптерах микросхемы других компаний (Ralink и Marvell), тогда как D-Link остался верен Atheros. Конечно, исследование нового стандарта — это не только максимальная скорость, но и работа со «старыми» клиентами, сосуществование с сетями предыдущего поколения, качество покрытия и многое другое. Однако все эти, безусловно, интересные, вопросы требуют как новых тестов, так и новых текстов. Так что начнем мы именно со скорости, а в следующих материалах коснемся и остальных тем.

Для проведения тестов использовалась наша обычная методика, основанная на NetIQ Chariot с использованием скрипта, оценивающего максимальную пропускную способность. Единственным существенным изменением был выбор десятиминутного интервала для каждого теста вместо раннее использованного трехминутного. В этом случае можно лучше оценить динамику изменения скорости и получить более точные средние значения производительности.

Точки доступа (в зависимости от модели, были доступны не все пункты) настраивались на работу с диапазоном 802.11n на канале 1(5) в режиме «40 МГц» или «Авто 20/40 МГц», отключался режим защиты сетей предыдущего поколения, включалось шифрование WPA2-PSK с алгоритмом AES. Другие настройки не менялись. Кстати, по индикатору скорости можно было определить — работал клиент на одном или двух каналах. В первом случае операционная система считала максимальной скоростью связи 130 Мбит/с, а во втором — 300 Мбит/с. Утилиты адаптеров также показывали именно эти цифры. Точнее, в программах отображался текущий битрейт, который иногда снижался. Отметим, что утилиты редко предоставляют подробную техническую информацию о сетевом соединении. С этой точки зрения, референсная программа от Ralink (работающая на адаптере ASUS) более интересна.

Тестовые системы были представлены двумя современными компьютерами с Windows XP SP3 RC2. Один из них подключался в LAN-порт маршрутизатора, а во второй устанавливалась тестируемая беспроводная карта.

Антенны клиентов находились на расстоянии трех метров от точки доступа, на той же высоте. Поскольку тесты проводились в обычной квартире, в эфире присутствовало несколько соседских сетей, правда, уровень их сигнала был невелик. Для каждой пары запускались три сценария — прием, передача, одновременная прием и передача (направление — относительно адаптера в ПК). Отметим, что к показателям полнодуплексного режима следует относиться осторожно. Тестовые скрипты создают максимальную нагрузку, а одновременная передача и прием на большой скорости редко встречаются в реальной жизни. Так что существенное снижение скоростей в этом режиме, на самом деле, не так страшно. В частности, если вместо «максимальных» скриптов использовать, например, «сорокамегабитные», эффективность будет существенно выше, поскольку из-за отсутствия соперничества контроллеры будут спокойнее держать заказанную скорость.

Для ориентира, напомним, что в данном тесте для 802.11g нормальной скоростью считается 20 Мбит/с, а у проводного FastEthernet мы стабильно получаем 94 Мбит/с.

Для точки доступа ASUS WL-500W мы получили максимальную скорость в режиме передачи от адаптеров — около 60 Мбит/с. Скорость приема несколько меньше — порядка 50 Мбит/с. Интересно, что все три сетевых контроллера показали примерное равные результаты с этой точкой доступа. В полнодуплексных режимах общая пропускная способность сети составляет 70 Мбит/с. При этом для адаптера ASUS WL-130N мы наблюдаем неравномерное распределение скоростей приема и передачи. Если посмотреть на графики распределения скорости от времени, то можно заметить периодическую картину — скорость меняется пару раз в минуту, что существенно влияет на среднюю скорость. Кроме того, нужно отметить, что с WL-500W все три протестированных карты лучше передают данные, чем принимают. Видимо, приемный тракт у роутера сделан лучше, чем передающий.

На втором графике приведены результаты тестирования карт совместно с точкой доступа D-Link DIR-655. Кроме работы в режиме MIMO 3×3, она отличается от других участников и тем, что имеет гигабитные сетевые порты. И как видно по цифрам, — это не является лишним в данном случае. Скорость работы с картой ASUS превысила (хотя и незначительно) возможности стомегабитной проводной сети! Отметим и то, что максимум достигается не на «родной» карте. Падение скорости в полнодуплексном режиме зависит от агрессивности участников теста, как мы и говорили выше, связано с высокой нагрузкой, создаваемой тестом, и в реальности незаметно.

Несмотря на то, что формально Level One WBR-6000 построен на том же чипсете, что и DIR-655, скорость работы у всех карт с ним существенно ниже и находится на уровне модели от ASUS. Видимо, даже реализация референсного дизайна не всегда является простой задачей. Впрочем, здесь может влиять тот момент, что, несмотря на 3×3 чип, в реальности реализована только 2×3 схема. Отметим, что, видимо, из-за очень компактного корпуса, данный роутер достаточно сильно нагревался во время тестирования (за весь цикл тестов через роутер проходит более 10 ГБ данных).


Первое тестирование оборудования стандарта 802.11n Draft 2.0 от нескольких производителей можно считать успешным. Достигнутые средние скорости передачи данных заметно больше тех, что мы встречали у обычного 802.11g оборудования. Если говорить о максимальной производительности, то пара из роутера DIR-655 и сетевой карты ASUS WL-130N показала в наших (конечно, приближенных к идеальным) условиях скорость на уровне проводного 100 Мбит/с FastEthernet и даже немного выше. Если относиться к этому оптимистично, то можно сказать, что заявленные «в пять раз быстрее, чем 802.11g» в этот раз являются не только маркетинговой фантазией. Протестированное оборудование базировалось на чипсетах разных компаний, однако каких-либо «провальных» сочетаний мы не встретили. Это стоит отметить как положительный результат, позволяющий выбирать оборудование не только одной компании, а уделять больше внимания, например, дизайну.

В следующих статьях мы постараемся осветить вопросы совместимости и одновременной работы с оборудованием прошлого поколения, работу в мобильных компьютерах, проверить качество связи на большой дальности и, конечно, подробнее познакомиться с представленными в этой статье роутерами.

По результатам исследования беспроводной адаптер ASUS WL-130N получает награду в номинации «Отличная поставка» за май.

В таблице приведена средняя розничная цена протестированного оборудования в Москве, актуальная на момент чтения вами данной статьи:

ASUS WL-500W ASUS WL-130N D-Link DIR-655 D-Link DWA-547 Level One WBR-6000 Level One WNC-0600
Н/Д(0) Н/Д(0) $92(5) Н/Д(2) Н/Д(0) Н/Д(0)

 

Оборудование предоставлено представительствами компаний ASUSTeK, D-Link и компанией Свега Компьютер

 




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.