Методи збільшення продуктивності у бездротових мережах Wi-Fi, частина друга Dynamic

Розглянуті в першій частині статті технології, звичайно, збільшують продуктивність бездротових лінків, але, як кажуть, вище за голову не стрибнеш. Всі ці хитрощі (в основному корисні) дозволяють в ідеальних умовах досягти швидкості близько 40 Мбіт/сек (а зазвичай — близько 30), але що робити, якщо хочеться більшого?

Компанія Atheros також замислилася над цим питанням і народила у своїх лабораторіях технологію Super G Turbo Mode. Як випливає з наведеного вище малюнка, ця технологія дозволяє "розігнати" бездротовий лінк до 60 Мбіт і вище.

Все геніальне просто, тому технологія Atheros, не мудруючи лукаво, просто задіяла два канали передачі даних, що стоять поруч, замість одного. Тим самим, відразу подвоївши пропускну спроможність лінка.

Іншими словами, використовується метод, аналогічний транкінгу (trunking) у провідних мережах, де задіюються пари ethernet портів для дублювання пропускної спроможності каналу.

Turbo mode може працювати у двох режимах:

Dynamic Turbo – бездротова станція постійно моніторить ефір та обстановку, і, як тільки підключеному клієнту потрібна підвищена пропускна спроможність, запускає мультиканальний режим роботи. Проте система періодично повертається в одноканальний режим роботи для того, щоб дати можливість сторонньому обладнанню (не підтримує turbo-режими) підключиться до станції. Якщо такий клієнт з'явився та підключився до станції, то точка доступу більше не повертається у високопродуктивний режим із використанням двох каналів.
Static Turbo — мультиканальний режим увімкнений постійно, обладнання, що не підтримує turbo mode, не зможепідключитись до такої мережі. Натомість загальна швидкість роботи бездротової мережі в такому режимі вища, тому що не витрачається час на повернення до стандартного одноканального режиму.

Зрозуміло, при роботі в Turbo режимі (тобто, використовуючи два канали замість одного), виникає більша ймовірність "зіштовхнуться по частоті" із сусідніми бездротовими станціями, що працюють неподалік. Atheros передбачила цю можливість - у разі виявлення працюючого (передаючого трафік) неподалік обладнання на сусідніх каналах, точка доступу, що функціонує в режимі Dynamic Turbo, динамічно переключиться в одноканальний режим роботи, тим самим не заважатиме роботі сусідів. У разі функціонування в режимі Static Turbo ... сусіди будуть дуже засмучені тим, що їх нова супер-бездротова карта працює зі швидкістю bluetooth :)

Слід зазначити, що робота режиму Turbo можлива лише на певних частотних каналах. У випадку 802.11g (2.4 ГГц) – це лише один канал – шостий, на частоті 2437 МГц.

Для режиму 802.11a, каналів роботи в режимі турбо набагато більше. Три - у нижньому UNII діапазоні (див. малюнок 1) і ще два - у верхньому (на 5765 і 5805 мегагерцах).

На жаль, функціонування стандарту 802.11a для України представляє суто академічний інтерес у зв'язку з неможливістю його використання (через ліцензійні обмеження). Це "у них" ці частоти неліцензовані (Unlicensed National Information Infrastructure - UNII). Україна легких доріг не шукає.

Дійсно, на жаль, адже там можна задіяти турбо режими на кількох бездротових станціях, що стоять поруч. У випадку 802.11g цього зробити не можна - там лише один канал для Turbo mode. Тому, будь-яка бездротова точка доступу, що працює в турбо, монополізує цей.turbo-режим у своєму радіусі дії.

Ширина каналу будь-якого пристрою, що працює у стандарті 802.11g, становить близько 20 МГц (плюс ще 5 МГц між сусідніми каналами). На перший погляд, все чудово, одинадцять каналів для 802.11g дозволяють працювати великій кількості пристроїв, не заважаючи один одному… Але насправді це не так. Насправді ми маємо лише три канали (1, 6 і 11), на яких поряд пристрої можуть працювати, не заважаючи один одному (про це вже говорилося раніше). Не вдаючись у нетрі теорії, можна сказати, що працюючи на своєму каналі, пристрій, тим не менш, "зачіпає" і сусідні два канали, відбувається так зване, часткове накладання спектрів сигналів один на одного. В результаті обладнання, що працює на розташованих поруч каналах, заважає одне одному — швидкість передачі даних падає. Зрозуміло, фізичне видалення пристроїв один від одного рятує ситуацію, але ми розглядаємо загальний випадок.

Вищезазначене правильно для нормального 802.11g. Тепер повернемося до Super G Turbo. При активації цієї технології задіюються смуга частот, що дорівнює двом каналам. Причому (у випадку 802.11g) центром є шостий канал, і це не можна змінити. Через значно більшу ширину задіяної смуги частот, пристрій, що працює в режимі Super G Turbo,

Слід зазначити, що через більшу ширину смуги частот у режимі Super G Turbo, 1-му та 11-му каналу не вдається залишитися осторонь — часткове накладення захоплює і їх (рис.2). На малюнку 2 якраз показано таку ситуацію. Щоправда, скріншот демонструє ситуацію, коли два пристрої були рознесені у просторі, тобто потужність сигналу Super G Turbo пристрою вже ослаблена на

Вимірювання проводились незалежною лабораторією Elliott Laboratories. В даному випадку міжпристроями знаходиться капітальна стіна, яка послаблює рівень сигналу пристрою, що працює на здвоєних каналах.

Між пристроями знаходиться капітальна стіна, вона й послаблює сигнал

у 40 разів у точці знаходження звичайної 802.11g точки доступу. Тим самим дозволяючи їй нормально (прийнятно) функціонувати, працюючи на першому каналі. Але якби пристрої знаходилися поруч один з одним, а Super G Turbo пристрій було б налаштовано в статичний режим роботи, звичайна точка доступу забезпечувала б дуже низьку швидкість роботи. З іншого боку, у разі динамічного Turbo режиму, Super G пристрій просто відключив мультиканальний режим і все знову б працював без проблем (хоч і не так швидко, як хотілося б):

Як видно з діаграми, високошвидкісна (порядка 60 Мбіт) передача в режимі Dynamic Turbo переривається (переходить в одноканальний режим роботи) при активації звичайного 802.11g пристрою. В результаті звичайний 802.11g функціонує зі нормальною швидкістю (близько 20 Мбіт), а Super G - зі швидкістю 35 Мбіт. Усі задоволені та щасливі.

І останній тест Super G Turbo vs Normal 802.11g, який наводить у своїх документах Atheros.

Super G Turbo та звичайне 802.11g пристрої знаходяться в сусідніх будинках (на жаль, ніякої інформації по відстанях не наводиться):

Як і минулого разу, Super G Turbo працює на шостому каналі, а звичайна точка доступу – на першому. Вимірювання проводяться біля звичайної точки доступу:

Зі спектрограми видно, що сигнал від Super G Turbo пристрою ослаблений (стінами будинків і відстанню) на 30 дБ (тобто в 1000 разів). Такою перешкодою можна без проблем знехтувати, звичайний 802.11g пристрій функціонуватиме у нормальному високошвидкісному режимі. А Super G точка доступу, у своючергу, не перемикатиметься в одноканальний режим роботи.

Які висновки з цього можна зробити?

У 802.11g режим Super G Turbo практично монополізує частотний діапазон під себе. З іншого боку, рівень сигналу швидко знижується в приміщеннях (послаблюється стінами), тому краще ставити пристрій ближче до центру вашого будинку.
Що б не казали, Super G пристрої, що функціонують в Turbo режимі, все-таки заважають іншим пристроям, що працюють поруч. Так як не завжди можна з впевненістю стверджувати, що за стіною сусід не поставив звичайну 802.11g точку доступу (або взагалі Super G), краще в налаштуваннях пристрою не включати статичний режим Turbo роботи. Максимум — динамічний, дозволяючи тим самим пристрою самому розібратися, вільний ефір чи ні.
Технологія поєднання каналів дає значний приріст швидкості бездротовим пристроям.
І насамкінець, пара слів про сумісність обладнання, що працює в super g режимі з обладнанням, що функціонує в стандартному 802.11g режимі.