Методы увеличения производительности в беспроводных сетях Wi-Fi, часть вторая: Dynamic/Static Turbo


 

Рассмотренные в первой части статьи технологии, конечно, увеличивают производительность беспроводных линков, но, как говорится, выше головы не прыгнешь. Все эти ухищрения (в основном, полезные), позволяют в идеальных условиях достигнуть скорости порядка 40 Мбит/сек (а обычно — около 30), но что делать, если хочется большего?

Компания Atheros тоже задумалась над этим вопросом и родила в своих лабораториях технологию Super G Turbo Mode. Как следует из вышеприведенного рисунка, эта технология позволяет "разогнать" беспроводной линк до 60 Мбит и выше.

Все гениальное просто, поэтому технология Atheros, не мудрствуя лукаво, просто задействовала два рядом стоящих канала передачи данных вместо одного. Тем самым, сразу удвоив пропускную способность линка.

Другими словами, используется метод, аналогичный транкингу (trunking) в проводных сетях, где задействуются пары ethernet портов для дублирования пропускной способности канала.

Turbo mode может работать в двух режимах:

  • Dynamic Turbo — беспроводная станция постоянно мониторит эфир и обстановку, и, как только подключенному клиенту требуется повышенная пропускная способность, запускает мультиканальный режим работы. Тем не менее, система периодически возвращается в одноканальный режим работы для того, чтобы дать возможность стороннему оборудованию (не поддерживающему turbo-режимы) подключится к станции. Если такой клиент объявился и подключился к станции, то точка доступа больше не возвращается в высокопроизводительный режим с использованием двух каналов.
  • Static Turbo — мультиканальный режим включен постоянно, оборудование, не поддерживающее turbo mode, не сможет подключиться к такой сети. Зато общая скорость работы беспроводной сети в таком режиме выше, так как не тратится время на возвраты к стандартному, одноканальному режиму.

Разумеется, при работе в Turbo режиме (то есть, используя два канала вместо одного), возникает бОльшая вероятность "столкнутся по частоте" с соседними беспроводными станциями, работающими неподалеку. Atheros предусмотрела эту возможность — в случае обнаружения работающего (передающего трафик) неподалеку оборудования на соседних каналах, точка доступа, функционирующая в режиме Dynamic Turbo, динамически переключится в одноканальный режим работы, тем самым не будет мешать работе соседей. В случае же функционирования в режиме Static Turbo… соседи будут очень опечалены тем, что их новая супер-беспроводная карта работает со скоростью bluetooth :)

Следует отметить, что работа Turbo режима возможна лишь на определенных частотных каналах. В случае 802.11g (2.4 ГГц) — это всего один канал — шестой, на частоте 2437 МГц.

Для 802.11a режима, каналов работы в турбо режиме гораздо больше. Три — в нижнем UNII диапазоне (см. рисунок 1) и еще два — в верхнем (на 5765и 5805 мегагерцах).


рис.1, турбо-каналы в нижней полосе частот UNII диапазона расположены на 5200, 5240 и 5280 МГц

К сожалению, функционирование стандарта 802.11a для России представляет чисто академический интерес, в связи с невозможностью его использования (из-за лицензионных ограничений). Это " у них " эти частоты нелицензированные (Unlicensed National Information Infrastructure — UNII). Россия легких путей не ищет.

Действительно, к сожалению, ведь там можно задействовать турбо режимы на нескольких рядом стоящих беспроводных станциях. В случае 802.11g этого сделать нельзя — там всего один канал для работы Turbo mode. Поэтому, любая работающая в турбо беспроводная точка доступа монополизирует этот turbo-режим в своем радиусе действия.

Ширина канала любого устройства, работающего в стандарте 802.11g, составляет около 20 МГц (плюс еще 5 МГц — между соседними каналами). На первый взгляд — все замечательно, одиннадцать каналов для 802.11g позволяют работать большому количеству устройств, не мешая друг другу… Но на самом деле это не так. В реальности мы имеем лишь три канала (1, 6 и 11), на которых рядом стоящие устройства могут работать, не мешая друг другу (об этом уже говорилось ранее). Не вдаваясь в дебри теории, можно сказать, что работая на своем канале, устройство, тем не менее, "задевает" и соседние два канала, происходит так называемое, частичное наложение спектров сигналов друг на друга. В результате, работающее на расположенных рядом каналах оборудование мешает друг другу — скорость передачи данных падает. Разумеется, физическое удаление устройств друг от друга спасает ситуацию, но сейчас мы рассматриваем общий случай.

Вышеоговоренное верно для обычного 802.11g. Теперь вернемся к Super G Turbo. При активации этой технологии задействуются полоса частот, равная двум каналам. Причем (в случае 802.11g) центром является шестой канал и это нельзя изменить. Из-за значительно большей ширины задействованной полосы частот, устройство, работающее в режиме Super G Turbo,


рис.2, частичное наложение спектров сигнала Super G Turbo и обычного 802.11g

Следует отметить, что из-за бОльшей ширины полосы частот в режиме Super G Turbo, 1-му и 11-му каналу не удается остаться в стороне — частичное наложение захватывает и их (рис.2). На рисунке 2 как раз показана такая ситуация. Правда, скриншот демонстрирует ситуацию, когда два устройства были разнесены в пространстве, то есть мощность сигнала Super G Turbo устройства уже ослаблена на ~15 дБ.


рис.3, схема расположение беспроводных устройств

Измерения проводились независимой лабораторией Elliott Laboratories. В данном случае между устройствами находится капитальная стена, которая и ослабляет уровень сигнала устройства, работающего на сдвоенных каналах.

Между устройствами находится капитальная стена, она то и ослабляет сигнал ~ в 40 раз в точке нахождения обычной 802.11g точки доступа. Тем самым, позволяя ей нормально (приемлемо) функционировать, работая на первом канале. Но если бы устройства находились рядом друг с другом, а Super G Turbo устройство было бы сконфигурировано в статический режим работы, обычная точка доступа бы обеспечивала очень низкую скорость работы. С другой стороны, в случае динамического Turbo режима, Super G устройство просто отключило бы мультиканальный режим и все опять бы работало без проблем (хоть и не так быстро, как хотелось бы):


рис.4, поведение Super G Dynamic Turbo при активации обычного 802.11g устройства

Как видно из диаграммы, высокоскоростная (порядка 60 Мбит) передача в Dynamic Turbo режиме прерывается (переходит в одноканальный режим работы) при активации обычного 802.11g устройства. В результате обычный 802.11g функционирует с нормальной скоростью (около 20 Мбит), а Super G — со скоростью 35 Мбит. Все довольны и счастливы.

И последний тест Super G Turbo vs Normal 802.11g, который приводит в своих документах Atheros.

Super G Turbo и обычное 802.11g устройства находятся в соседних домах (к сожалению, никакой информации по расстояниям не приводится):


рис.5, Super G Turbo и обычная точка доступа находятся в соседних домах

Как и в прошлый раз, Super G Turbo работает на шестом канале, а обычная точка доступа — на первом. Измерения проводятся около обычной точки доступа:


рис.6, точки доступа находятся в разных домах, ослабления сигнала — 30 дБ.

Из спектрограммы видно, что сигнал от Super G Turbo устройства ослаблен (стенами домов и расстоянием) на 30 дБ (то есть в 1000 раз). Такой помехой можно без проблем пренебречь, обычное 802.11g устройство будет функционировать в нормальном высокоскоростном режиме. А Super G точка доступа, в свою очередь, не будет переключаться в одноканальный режим работы. 

Выводы

Какие выводы из всего этого можно сделать?

  • В 802.11g режим Super G Turbo практически монополизирует частотный диапазон под себя. С другой стороны, уровень сигнала быстро падает в помещениях (ослабляется стенами), поэтому лучше ставить устройство ближе к центру вашего дома.
  • Что бы ни говорили, Super G устройства, функционирующие в Turbo режиме, все-таки мешают другим устройствам, работающим рядом. Так как не всегда можно с уверенностью утверждать, что за стеной сосед не поставил обычную 802.11g точку доступа (или вообще Super G), лучше в настройках устройства не включать статический Turbo режим работы. Максимум — динамический, позволяя, тем самым, устройству самому разобраться, свободен эфир или нет.
  • Технология объединения каналов дает значительный прирост скорости беспроводным устройствам.
  • И в заключение, пара слов о совместимости оборудования, работающего в super g режиме с оборудованием, функционирующем в стандартном 802.11g режиме.

 




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.