Воздушные Замки
АрхивТеоретическое и практическое сравнение протоколов беспроводной передачи Wi-Fi и Wi-Fi5
Наблюдать со стороны за тем, как развиваются события, занятие не всегда полезное, но неизменно увлекательное. В зависимости от предполагаемой значимости действа меняется и число участников, и, тем более, болельщиков, и просто зевак, а уж когда дело доходит до евангелистов и проповедников, становится ясно, что происходит нечто незаурядное.
Появление первых продуктов нового беспроводного стандарта передачи данных, 802.11a, стало, пожалуй, одним из наиболее заметных (и незаурядных) событий прошлого года.
Впрочем, «новый» - понятие относительное, и слово это, если быть точным, относится здесь скорее не к стандарту, а к продуктам, его реализующим. Ведь спецификация .11a была принята в далеком уже 1999 году, и принятие ее прошло тогда практически незамеченным. Она хоть и обещала, в сравнении с 802.11b (далее будем употреблять более благозвучный термин Wi-Fi, обозначающий устройства стандарта 802.11b, сертифицированные консорциумом WECA), впятеро большую скорость данных - до 54 Мбит/с (против максимальных для .11b 11 Мбит/с), но - ценой несопоставимых вычислительных затрат и использования нового, пятигигагерцового частотного диапазона.
В силу перечисленных факторов, 802.11a (по аналогии с Wi-Fi, устройства этого стандарта, сертифицированные WECA, получили обозначение Wi-Fi5) засиделся на старте: основные силы были брошены на освоение и продвижение более привычного 802.11b, который стремительно, по сравнению с HomeRF и Bluetooth, набирал очки весь прошлый год.
HomeRF, скорее всего, через некоторое время просто сойдет со сцены - в силу отказа фирмы Intel от поддержки этого стандарта и его несовместимости с Wi-Fi (HomeRF и Bluetooth используют модуляцию со скачками по частоте [FHSS], а Wi-Fi - с размазыванием по спектру путем умножения на кодовую последовательность [DSSS]). А вот после того, как рабочая группа 802.15 по персональным сетям (Personal Area Network, PAN) комитета IEEE, приняла спецификацию, оговаривающую порядок совместной работы в эфире технологий Bluetooth и Wi-Fi (и освобождение перекрывающихся диапазонов частот), можно было бы предположить, что оба стандарта будут сосуществовать долго и счастливо. Добавим сюда и общее падение цен, которое делает затраты на инсталляцию Wi-Fi-сетей сравнимыми с расходами на СКС (структурированные кабельные системы; стоимость порта, насколько я понимаю, сильно не изменилась и составляет около 70 долларов).
В общем, дела для Wi-Fi складывались бы как нельзя лучше, если б не появление еще более высокоскоростного беспроводного стандарта. Пятикратный перевес в скорости передачи данных при цене, сопоставимой с оборудованием предыдущего стандарта, - факт сам по себе достаточно примечательный, чтобы привлечь внимание к новой технологии.
Но ее проповедники на этом не останавливаются и пускают в ход заведомо ложные или, выражаясь мягче, не совсем честные аргументы. Например, сравнивая с Wi-Fi, утверждают, что последняя допускает использование лишь трех неперекрывающихся частотных диапазонов - в отличие от Wi-Fi5, у которой таких диапазонов двенадцать, и тут же делают выводы, что у Wi-Fi могут возникнуть трудности с частотным планированием, тогда как у Wi-Fi5, наоборот, все просто замечательно (признаться, я и сам поддался на эту провокацию в одной из своих предыдущих статей и, если бы не замечание Юрия Писарева из Diamond Communications, до сих пор пребывал бы в этом опасном заблуждении).
Так вот, неперекрывающихся диапазонов у Wi-Fi действительно всего лишь три, зато перекрывающихся - аж тринадцать (см. рисунок и таблицу). Перекрытие рабочих диапазонов становится возможным вследствие широкополосных принципов передачи данных в 802.11 и корреляционных методов приема. В зависимости от национальных особенностей регулирования частотного спектра число диапазонов, правда, меняется: так, например, в США их 11, а в России - столько, сколько сочтет нужным выделить местный Госсвязьнадзор.
А у Wi-Fi5, наоборот, три поддиапазона, с максимальными мощностями излучения 10, 50 и 200 мВт (см. табл.) и четырьмя рабочими частотами в каждом из них (итого, действительно, двенадцать).
В зависимости от мощности передатчика, очевидно, будет меняться и радиус соты. Соответственно, частотное планирование может превратиться в запутанную и неочевидную задачу, при решении которой не обойтись без специализированного ПО. А может быть, и наоборот, позволит размещать соты с большей мощностью в местах с наименьшей плотностью абонентов. Притом оставив, при регулярном покрытии, лишь четыре доступных частотных диапазона.
Далее: признавая меньшую дальность нового стандарта, его апологеты (люди, заметим, не с улицы, напротив, из компании Envara, производителя гибридных чипсетов стандартов Wi-Fi - Wi-Fi5) тут же пускаются во все тяжкие: да, на открытом пространстве дальность передачи будет меньше почти в два раза, но зато в реальных условиях, в помещениях, по расчетам наших теоретиков, разницы не будет - ну или почти не будет.
Меньшая дальность стандарта обусловлена тем, что используемый метод модуляции OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex - модуляция с ортогональным разделением каналов по частоте) делит рабочую полосу частот (20 МГц) на 52 канала передачи данных и, в свою очередь, использует в каждом из них модуляцию QAM, как известно, далеко не самую эффективную по соотношению сигнал/шум, и вдобавок проигрывает в мощности излучения. Свою лепту вносят и особенности распространения радиоволн 5-гигагерцового диапазона. К слову, в отличие от DMT (Discrete Multi Tone), очень похожего метода модуляции, нашедшего применение в стандарте ADSL и использующего в каждом из частотных канальцев оптимальный для фактического соотношения сигнал/шум метод модуляции и, таким образом, обеспечивающего максимально достижимую скорость передачи данных в заданной полосе частот, OFDM стрижет всех под одну гребенку: метод модуляции один на все каналы, и при наличии узкополосных помех приходится либо жертвовать отдельными каналами, либо - во всех, разом, менять метод модуляции и, соответственно, уменьшать общую скорость передачи данных (так что упомянутые теоретики, скорее всего, полагались на большую устойчивость этого стандарта к переотражениям).
Как бы то ни было, стандарт 802.11a очень благожелательно был встречен рынком, о производстве чипсетов или о планах по их производству уже заявили, по крайней мере, восемь компаний (в то время как чипсеты для Wi-Fi производят лишь три компании - Intersil, Agere и Texas Instruments; хотя не исключено, что список уже не полон), а первые карточки этого стандарта, Harmony 802.11a компании Proxim, были даже отмечены наградой «Best of Show» в номинации беспроводного оборудования на недавней выставке «Comdex».
Уже в декабре «Гармонии» добрались до Москвы: пара таких карточек, вместе образующих набор FastWireless Networking Kit, была предоставлена «Компьюферре» для ознакомления компанией Digital Nature, а чтобы было с чем сравнивать, к карточкам был приложен беспроводной Wi-Fi-шлюз компании Agere (Lucent/Avaya) - Orinoco RG 1100. Впору пришлась и Wi-Fi PC-карточка Orinoco PC Card, взятая до этого в Diamond Communications для других экспериментов (о которых надеюсь еще рассказать).
Тестовая конфигурация состояла из двух компьютеров: десктопа под управлением Windows 2000 Server (Celeron 600/CUSL-2/128 MB, для сопряжения с PCI-шиной использовался PCMCIA2PCI-адаптер) и ноутбука Toshiba Portege 7140, любезно предоставленного компанией George. На ноутбуке использовались две операционные системы, Windows 98 SE и Windows XP.
Несколько слов о карточках. «Гармонии» основаны на чипсете AR5000 компании Atheros Communications и в турборежиме могут использовать сразу два частотных диапазона, обеспечивая двухкратную, в сравнении со стандартом, скорость передачи данных - то есть, в пределе, до 108 Мбит/с (см. рисунок). Карточки, входящие в комплект, позволяют строить только одноранговые, ad-hoc-сети.
Идущий в комплекте с карточками софт содержал драйверы для любых операционных систем, за исключением Windows XP. Попытка установить ПО через программу инсталляции (setup.exe) под Windows XP закончилась неудачей. Но тем не менее, драйверы были успешно «скушаны» этой операционной системой через процедуру установки нового оборудования, правда, с некоторыми странностями. Так, я некоторое время с удовольствием наблюдал забавную картину: по неработающему беспроводному интерфейсу (Wireless connection unavailable) со скоростью 1,9 Мбайт/с бегали данные. Причем эта скорость обеспечивалась, даже несмотря на высокие потери в канале (доходящие до 10-25 %) и работу «планировщика качества обслуживания» (QoS Sheduler). И еще одна загадка: после отключения планировщика потерь пакетов стало значительно меньше.
В дальнейшем, во избежание таких вот непонятностей, эксперименты на ноутбуке проводились под Windows 98, для определения скорости передачи данных использовался протокол FTP и установленный на десктопе FTP-сервер.
Максимальная достигнутая скорость - 2,3 Мбайт/с - на расстояниях до шести метров (или почти 20 Мбит/с - вчетверо больше, чем у Wi-Fi). Правда, в режиме Turbo скорость увеличилась, к сожалению, не в два раза, - до 3,3 Мбайт/с, или 26,4 Мбит/с! Однако увеличение скорости передачи данных почему-то привело к потере чувствительности. Либо не справляется математика и переходит на более простые алгоритмы модуляции, либо одно из двух…
А теперь о странностях, позволяющих предположить некоторую «сырость» софта, входящего в комплект поставки. Скорость передачи данных, отображаемая на встроенном индикаторе, менялась в очень широких пределах - до 50 процентов от среднего значения, причем от отсчета к отсчету, перманентно. Создавалось ощущение, что драйвер никак не может определиться с выбором оптимальной скорости, хотя видимых источников излучения этого диапазона в квартире обнаружено не было, да и не могло их быть. Разве что шальной радар с расположенного неподалеку «Внукова» или ЗРК СС-300…
Частотный план стандарта 802.11b - до тринадцати перекрывающихся по частоте каналов.
|
№ канала |
Частота, МГц |
Разрешенные (X) частоты, по зонам регулирования | |||||
|
FCC (США) |
IC (Канада) |
ETSI (Европа) |
Испания |
Франция |
МКК (Япония) | ||
|
1 |
2412 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
2 |
2417 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
3 |
2422 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
4 |
2427 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
5 |
2432 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
6 |
2437 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
7 |
2442 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
8 |
2447 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
9 |
2452 |
X |
X |
X |
- |
- |
- |
|
10 |
2457 |
X |
X |
X |
X |
X |
- |
|
11 |
2462 |
X |
X |
X |
X |
X |
- |
|
12 |
2467 |
- |
- |
X |
- |
X |
- |
|
13 |
2472 |
- |
- |
X |
- |
X |
- |
|
14 |
2484 |
- |
- |
- |
- |
- |
X |
Еще один минус: после потери связи, вызванной разнесением адаптеров на относительно большое расстояние, скорость передачи данных не вернулась к прежним значениям, а встроенный индикатор застыл на отметке 24/12 Мбит/с. Вывести карточки из клинча не удалось даже совмещением антенн обоих адаптеров!
И наконец, капитальная стена толщиной около 40 см (по опыту, весьма и весьма твердая) оказалась для 802.11a и вовсе непреодолимым препятствием…
Вывод: в небольшой городской квартире, изобилующей стенками и капиталками, связь возможна в пределах максимум десяти-пятнадцати метров, при этом существуют зоны, где связь отсутствует вовсе.
Впрочем, сложившаяся ситуация могла объясняться и сыростью драйверов, и неудачным расположением одной из карточек - десктоп по квартире особенно не подвигаешь, с точкой доступа свободы было бы значительно больше.
А вот оборудование стандарта Wi-Fi, выпестованное Agere, на удивление, показывало чудеса стабильности: при фиксированном положении приемника и передатчика скорость передачи данных менялась лишь в третьем знаке, в пределах нескольких процентов. Максимальная дальность передачи, в отсутствие прямой видимости и капитальных стен, достигала 30 метров. Капитальная стена, ставшая для «Гармоний» непреодолимым препятствием, осталась почти незамеченной - скорость передачи данных по FTP упала с максимальных для комплекта 595 Кбайт/с до 590 Кбайт/с! Видимо, радиоволны нашли более короткую дорогу.
Частотные диапазоны и мощности сигнала Wi-Fi5.
|
Диапазон частот, ГГц |
Макс. вых. мощность, мВт* |
|
5,15 - 5,25 |
10 |
|
5,25 - 5,35 |
50 |
|
5,725 - 5,825 |
200 |
* - допускается использование антенны с усилением до 6 дБ.
Гораздо нагляднее и интерфейс прикладных программ, предоставляющий информацию и о соотношении сигнал/шум на обоих концах линии, и о запасе по мощности, и о скорости передачи данных (см. рисунок).
Трудно быть первым
Впрочем, по рассказам профессионалов беспроводной связи, детство 802.11b тоже было далеко не безоблачным. Заметная часть описанных мной проблем может быть вызвана недоработками, скрытыми в софте или даже в аппаратной части.
Однако беглое и достаточно фамильярное знакомство с новым комплектом драйверов, взятых с сайта Proxim, показало, что новой технологии еще далеко до совершенства (притом, что от предыдущей версии ее отделяет около трех месяцев). Что характерно, представители Proxim не потрудились огласить даже список изменений и усовершенствований. Не говоря уже о том, что файл Readme c инструкциями о деинсталляции предыдущей версии приходится скачивать с сайта отдельно. А деинсталляция методом тыка, наиболее, впрочем, привычного пользователю, приводит к необходимости правки Registry - уже, разумеется, руками. Из видимых изменений - поддержка XP, отсутствие индикации скорости передачи (видимо, чтобы попусту не беспокоить пользователей ее изменениями). Кстати, скорость интерфейса, которую по-прежнему отображает индикатор соединения, стала - о чудо! - значительно стабильнее (и пакеты уже почти не теряются). Хотя, как показывает опыт, скорость на интерфейсе имеет лишь опосредованное отношение к реальной скорости передачи данных. А она такова: в простом режиме, реально, на дальности шесть метров и в условиях прямой видимости - около 19-20 Мбит/с. В турбо, при заявленном удвоении скорости и пределе в 108 Мбит/с, с теми же параметрами линии - если и увеличивается, то не более чем на 10-20 процентов, то есть до 22-24 Мбит/с. Ну и, конечно, новое меню, поддержки роуминга. Впрочем, даже 20 Мбит/с по беспроводке при рекомендованной цене комплекта около 450 долларов - уже немало. Нам бы еще чуть-чуть стабильности…
[i42638]
