0 0

Ще ніколи швидкість Wi-Fi не мала такого значення. Такі тенденції, як відео з роздільною здатністю 4K, вимагають все більших обсягів даних, якими ми обмінюємося з одного пристрою на інший або через високошвидкісний оптоволоконний Інтернет.Все більшою популярністю користуються планшети, смартфони і компактні ноутбуки з швидким і невеликим твердотілим накопичувачем, але потокове мовлення, на яке вони розраховані, перевантажує бездротові мережі стандарту 802.11n і ac, і без цього максимально можливо використовують доступні смуги 2,4 і 5 ГГц.

Пікові значення аж до 5300 Мбіт / с забезпечуються маршрутизаторами тільки теоретично — якщо задіяти одночасно кілька мереж маршрутизатора. Більшу пропускну здатність обіцяє смуга 60 ГГц, яку використовує стандарт 802.11ad для ефективної передачі даних на клієнтський пристрій на набагато більш високій швидкості. Правда, технологія працює тільки на коротких відстанях. Ми протестували перший маршрутизатор з підтримкою цього стандарту і при всій багатообіцяючою швидкості виявили деякі нюанси.

Секрет швидкості 802.11ad

Говорячи простими словами, досягти високих швидкостей нової технології дозволяє широка смуга пропускання частоти 60 ГГц. Якщо канал стандарту 802.11ac (5 ГГц) займає від 80 до 160 МГц, то тут ширина каналу становить 2160 МГц. Кількість подканалов, за якими відбувається обмін даними, в порівнянні з 802.11ac набагато більше. Крім того, на високій частоті за одну секунду може передаватися більше пакетів даних, що в теорії дозволяє досягти пікових значень в 7 Гбіт / с.

Також зменшується затримка (латентність) перед відповіддю. Все це зумовлює долю технології для використання в передачі інтерактивного відеоконтенту з високою роздільною здатністю, наприклад, для бездротової передачі ігор і фільмів на монітори або на окуляри віртуальної реальності.

Смуга 60 ГГц до сих пір не була задіяна технологіями бездротового зв’язку через загасання сигналу, що виникає через резонанс хвиль такої довжини з молекулами кисню. Це обмежує дальність дії 802.11ad десятьма метрами в межах прямої видимості, що, з іншого боку, виключає вплив перешкод з сусідніх кімнат або квартир.

Специфікація 802.11ad є доповненням до більш раннім стандартам Wi-Fi, тому на випадок розриву з’єднання передбачено плавне перемикання на 5 або 2,4 ГГц: при збільшенні відстані між маршрутизатором і клієнтським пристроєм з’єднання не розривається — користувач відчує тільки зменшення швидкості. Для роботи на коротких хвилях використовуються дуже маленькі антени, які можна встановлювати в великій кількості навіть на компактні пристрої.

Чим більше кількість антен, тим краще спрацьовує технологія формування адаптивної діаграми спрямованості (beamforming), що дозволяє сфокусувати передається сигнал в сторону абонентського пристрою, завдяки чому підвищується його якість і ефективність.

Про завершення розробки специфікації версії 1.0 стандарту 802.11ad, що отримала назву WiGig, було оголошено в 2009 році. Однак, за винятком окремих моделей ноутбуків з бездротовими док-станціями, ця технологія так і залишилася в тіні. Але зовсім недавно з’явився перший маршрутизатор, який підтримує «справжній» 802.11ad — TP-Link Talon AD7200. Правда, клієнтських пристроїв з такою ж підтримкою поки немає.

Пропускна здатність для 802.11ad на маршрутизаторі вказана в межах 4600 Мбіт / с. Одночасно він може працювати на 5 ГГц (802.11ac) — до 1733 Мбіт / с — і на 2,4 ГГц (802.11n) — 800 Мбіт / с. Заявлена ​​загальна пропускна здатність в підсумку становить 7200 Мбіт / с. Вісім зовнішніх антен надають маршрутизатора досить цікавий і незвичайний вид, але в цілому пристрій обладнано 32 антенами для роботи на частоті 60 ГГц.

Ефективне обслуговування відразу декількох клієнтських пристроїв, підключених до бездротової мережі, здійснюється завдяки технології Multi-user MIMO. Як і інші маршрутизатори категорії high-end, TP-Link працює на двоядерному процесорі 1,4 ГГц, який збільшує швидкість веб-інтерфейсу і передачі даних. Для визначення фактичної швидкості технології ми використовували бездротовий міст між двома маршрутизаторами AD7200.

Випробувальна траса для 802.11ad

Новий стандарт, який працює на високих частотах, для нас теж є недослідженою областю — це виразилося, крім усього іншого, в тому, як ретельно нам довелося возитися з установкою з’єднання між двома маршрутизаторами. З наших пристроїв, виданих для тестування, в якості клієнтського пристрою для підключення по бездротовій мережі 60 ГГц, що розгортається хостом, можна було використовувати тільки маршрутизатор з більш ранньою версією прошивки 1.0.0.

Пристрій з більш свіжою прошивкою версії 1.0.10 (оновлення для обох маршрутизаторів не пропонує) виступати в якості клієнтського не могло, тому і стало хостом. На маршрутизаторі-хост повинен бути активований режим бездротової мережі 60 ГГц, а ми повинні знати його SSID (ідентифікатор бездротової мережі) і MAC-адресу — вони відображаються в розділі «Advanced | Status | Wireless | 60 GHz »(« Додаткові настройки | Статус | Бездротова мережа | 60 ГГц »).

Для маршрутизатора-клієнта з більш ранньою версією прошивки 1.0.0 в помічника початкової настройки для доступу в Інтернет ми вибрали динамічний IP-адресу ( «Dynamic IP»). Для тестування в розділі «Advanced | Network | LAN »(« Додаткові настройки | Мережа | LAN ») ми вказали інший IP-адреса (192.168.0.2) в тій же підмережі, що й хост (192.168.0.1).

Власне настройка моста в мережі 60 ГГц до точки доступу захована в надрах розширених налаштувань: «Advanced | System Tools | System Parameters | 60 GHz WDS | Enable WDS Bridging »(« Розширені настройки | Засоби управління системою | Параметри системи | WDS 60 ГГц | Активувати міст WDS »). SSID, MAC-адресу і ключ WPA довелося вводити вручну, оскільки не працювала функція сканування доступних мереж 60 ГГц — «Survey». Потім в меню «Advanced | Network | DHCP Server »(« Додаткові настройки | Мережа | DHCP-сервер ») відключили DHCP-сервер.

Отже, ми створили бездротовий міст: комп’ютери, які підключаються до маршрутизатора-клієнту, отримують безпосередньо від маршрутизатора-хоста IP-адреса, а обмін даними відбувається по мережі 60 ГГц між маршрутизаторами. Виміри проводилися на комп’ютері, підключеному до маршрутизатора-хосту, що передає сигнал на ноутбук, підключений до маршрутизатора-клієнту.

Кабель заважає бездротової мережі

З’ясувалося, що в тестовій схемою з’єднання між комп’ютерами і маршрутизаторами не може розвинути швидкість максимально, оскільки TP-Link підтримують «всього лише» популярну і до сих пір досить швидку технологію Gigabit Ethernet. За кабелю живлення обидва маршрутизатора можуть передавати до одного гігабіта в секунду, і цією межею обмежувалися всі наші виміри бездротової мережі. При цьому було зрозуміло, що швидкість 802.11ad була вищою за швидкість передачі по кабелю живлення: якщо ми ставили маршрутизатори зовсім поруч, результати вимірювань становили близько того ж гигабита в секунду, а якщо відставляли один з них на кілька метрів, результат не змінювався.

Швидкість падала тільки при віддаленні на великі відстані або при появі перешкод. У повсякденному використанні в майбутньому ця умова не повинно заважати роботі перших клієнтських пристроїв, сумісних з 802.11ad: комп’ютери та мережеві сховища, призначені для домашнього використання, оснащені портами Gigabit Ethernet, і навіть найшвидший доступ в Інтернет по оптоволокну досягає «всього лише» 1000 Мбіт / с. По крайней мере, ми переконалися, що 802.11ad не гальмує передачу даних.

Інфраструктура для 802.11ad

Щоб досягти повної швидкості 802.11ad, потрібно було повністю замінити звичайне мережеве обладнання. Новий стандарт звільниться від пут тільки в тому випадку, якщо кожен компонент в значній мірі вийде за межі гигабитной мережі. Існує два технічних рішення цього завдання, і обидва передбачені на новому маршрутизаторе з підтримкою 802.11ad Netgear Nighthawk X10 R9000.

Перше — це роз’єм типу SFP + з пропускною спроможністю до 10 Гбіт / с для передачі даних на інші SFP + сумісні пристрої, наприклад, на потужне мережеве сховище (наприклад, Qnap Turbo Station TS-531X-2G) або ПК з мережевою картою SFP + (наприклад , Synology E10G15-F1).

Друге — технологія агрегування каналів (link aggregation), що дозволяє об’єднати два фізичних гігабітних мережевих порту в один логічний канал із загальною пропускною спроможністю 2 Гбіт / с, що дозволяє підвищити швидкість підключення багатьох моделей мережевих сховищ або ПК з двома портами LAN. З’єднання має бути налагоджене з боку маршрутизатора і клієнтського пристрою.

Виграш в швидкості не такий великий, як при використанні SFP + (два проти десяти гігабіта в секунду), проте з цією технологією сумісно більшу кількість пристроїв, до того ж замість дорогого кабелю SFP + тут ​​використовується звичайний мережевий шнур.

Несподівані результати

Для проведення теоретичних і практично орієнтованих вимірювань ми вибрали три методи. По-перше, ми запустили синтетичний тест iPerf, який вимірює фактичну смугу пропускання мережі в мегабитах в секунду. По-друге, ми відправили шість файлів загальним обсягом 7,7 Гбайт по протоколу FTP трьома одночасними передачами. Швидкість протоколу для зручності ми наводимо в мегабайтах в секунду. І, нарешті, ми виміряли швидкість відправки на веб-сервер і повернення з нього пакетів даних в мілісекундах — пінг, який важливий, наприклад, для онлайн-ігор, відеочатів або телефонії. Всі вимірювання ми проводили на трьох різних відстанях.

Спочатку результати по FTP були набагато нижче значень iPerf — стелю становив приблизно 60 Мбайт / с. Невисока швидкість запису твердотільного накопичувача на одному з тестових комп’ютерів затримувала одночасні передачі. Межа гигабитного з’єднання по кручений парі був досягнутий тільки тоді, коли ми перейшли на більш потужний накопичувач. Звідси висновок: для обміну даними на високих швидкостях потрібна не тільки високошвидкісна мережа, але і високопродуктивний накопичувач.

Висока продуктивність мережі

Під час початкової настройки тестової схеми відстань між маршрутизаторами TP-Link було якихось кілька сантиметрів. Завдяки цьому значення і склали близько гигабита в секунду. Але через це вони ж занадто часто різко випадали, в результаті чого продуктивність в середньому виявилася приблизно на п’ять відсотків нижче результатів вимірювань на двометровому відстані, наведених у таблиці. Коли ми трохи збільшили відстань, з’єднання стало більш стабільним.

Той факт, що маршрутизатор з підтримкою 802.11ad на відстані в два метри і в межах прямої видимості досягає рівно швидкості з’єднання Gigabit Ethernet, нас мало здивував.Але ми ніяк не розраховували, що швидкість і пінг практично не зміняться на відстані до восьми метрів. Натхнені цього знахідкою, ми знайшли нове місце розташування на відстані в дванадцять метрів і в межах прямої видимості — але, на жаль, на 60 ГГц панувало повне мовчання.

На відстані в десять метрів виявилося, що з’єднання досить ефективно, але швидкість обміну даними сильно коливалася. Коливання викликали, насамперед, пересування по приміщенню, наприклад, якщо колеги переходили через лінію сигналу між маршрутизаторами, швидкість відразу ж могла ненадовго впасти до нуля. На перешкоди у вигляді картону або аркушів паперу вони не реагували. Наведені середні значення ми отримали без такого роду перешкод.

Результати iPerf на відстані десяти метрів виявилися майже наполовину менше результатів на восьми метрах. Набагато сильніше постраждала передача по протоколу FTP по нестабільного десятиметровий з’єднанню, яка зайняла майже 23 хвилини, — швидкість склала всього п’ять відсотків від швидкості на восьми метрах. Ми пояснюємо провал FTP-з’єднання на відстані від восьми до десяти метрів різке зростання їх частотою появи помилок, через що багато пакетів даних відправлялися по кілька разів до тих пір, поки не відправляться без помилок. Але ми зовсім не очікували, що факт ослаблення сигналу молекулами кисню так вибірково обмежить дальність дії 802.11ad.

Пінги на відстані до восьми метрів були не гірше, ніж по кабельному з’єднанню з головним маршрутизатором. Це живить надії на те, що високочастотний стандарт відмінно підійде для онлайн-ігор та інтерактивних мережевих додатків.
Такі ж вимірювання ми повторили для з’єднання на частоті 5 ГГц (802.11ac) між маршрутизаторами TP-Link. Дані вимірювань смуги пропускання iPerf були очікуваними: для мережі 5 ГГц результати виявилися трохи нижче, ніж для 60 ГГц, але 802.11ac дозволяє без додаткових втрат збільшити відстань до 12 метрів (можливо і більше — на більше нам не вистачило місця).

Незвичайними виявилися результати FTP-з’єднання по 802.11ac — при тому ж способі вимірювання, як і для 802.11ad (три одночасні передачі) швидкість склала всього лише 32,2 Мбайт / с. Перевірочна проба у вигляді однієї активної передачі (всі файли один за іншим) показала, що перші пару сотень мегабайтів кожного файлу передавалися на швидкості приблизно 30 Мбайт / с, а потім швидкість збільшувалася до 90 Мбайт / с. Таким чином, швидкість моста на частоті 5 ГГц в середньому склала всього 34,1 Мбайт / с. 802.11ad, по всій видимості, краще справляється з паралельної передачею даних, ніж 802.11ac. Крім того, новий стандарт при хорошому з’єднанні швидше збільшує швидкість обміну даними.

майбутнє 802.11ad

Дуже шкода, що TP-Link Talon AD7200 через обмеження гигабитного кабелю не дозволяє проміряти повну швидкість 802.11ad. Проте сценарії корисного використання маршрутизатора існують. Наприклад, при роботі на ноутбуці, планшеті або гібриді з файлами мережевого сховища (можливо, гигабитного) досягається максимальна швидкість — як мінімум на коротких відстанях. І тим більш захоплюючою може бути робота на Netgear R9000, технології якого вирішують проблему межі швидкості кручений пари і дозволяють розгорнути інфраструктуру нового роду для обміну даними на високих швидкостях. Перші ноутбуки з підтримкою 802.11ad Acer анонсувала на 2017 рік — ними стануть TravelMate.

Уже намічається і сфера переважного використання нового стандарту. Крихітні антени, висока пропускна здатність і низька латентність дозволять йому передавати дані на ергономічні бездротові окуляри віртуальної реальності. З’єднання 802.11ad можуть замінити кабель HDMI, наприклад, щоб полегшити проведення презентацій в офісах. А поки ця захоплююча технологія є першим стандартом бездротового зв’язку, за швидкістю випереджаючим старий добрий Gigabit Ethernet.

Средняя ценагрн.
Рейтинг CHIP
0Пользовательский рейтинг
0

Дополнительно