Mýty, fámy a aktuálna pravda o norme 802.11n Mnoho zákazníkov je zmätených veľkým množstvom rôznych údajov, ktoré výrobcovia na svojich zariadeniach uvádzajú. Nakoniec sú nespokojní aj s dosahovanou rýchlosťou, ktorá predsa mala byť x krát vyššia!!! Týmto článkom sa pokúsim priblížiť zákazníkom pravdu a vzdelať ich v problematike normy 802.11n. Norma 802.11n by mala dosahovať, ako všetci uvádzajú až 300 Mbps, čo je skutočne dôstojný konkurent metalickým ethernetovým káblovým rozvodom, ale ...
802.11 b/g Norma 802.11b/g vysiela na frekvencii 2,4 GHz a pre Českú republiku „a väčšinu Európy“ umožňuje vysielať na celkom 13 kanáloch. Táto norma je dnes celkom bežne používaná väčšinou všade tam, kde padne slovo WiFi. Teoretická rýchlosť pre 802.11b je 11 Mbps a pre 802.11g je 54 Mbps. Rôzna rýchlosť je dosahovaná rôznou moduláciou prenosu. Channel Start MHz End MHz Czech
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2401
2404
2411
2416
2421
2426
2431
2436
2441
2446
2451
2456
2461
2473
2423
2428
2433
2438
2443
2448
2453
2458
2463
2468
2473
2478
2483
2495
x
x
x
x
x
x
x
x
X
x
x
x
x
-
Poland
x
x
x
x
x
x
x
x
X
x
x
x
x
-
Slovak
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
-
Frekvenčný rozsah pre povolených 13 kanálov je celkom iba 82 MHz, kedy jeden kanál používa pre prenos dát frekvenciu 22 MHz. Ďalej si môžete všimnúť to, že niektoré kanály sa navzájom medzi sebou prekrývajú. Pokiaľ budete voliť kanály bez prekrývania frekvencie, tak to sú kanály 1, 6 a 11 „poprípade miesto kanálu 11 môže byť použitý kanál 12 alebo 13“. Toto je dôvod malej dosahovanej rýchlosti prenosu dát, pretože frekvenčné pásmo je voľné = nelicencované. Dochádza často ku vzájomnému rušeniu: • Inými sieťami v norme 802.11 b/g • Bezdrôtovým prenosom cez technológie Bluetooth • Mikrovlnou rúrou atď. atď. Kanály, ktoré sa dajú využiť pre prenos bez prekrývania frekvencie sú len 3 „tzv. nonoverlaping kanály“, ostatné sa môžu navzájom ovplyvňovať a rozsah pre jeden kanál je len 22 MHz.
Petr Koudelka ZyXEL Communicatins Czech
1
802.11a Norma 802.11a je rovnako, ako norma 802.11b/g voľná = nelicencovaná. Vysiela na frekvencii 5 GHz a pre Českú republiku „a väčšinu Európy“ umožňuje vysielať celkom na mnohých kanáloch. Vysielacie frekvencie sa delia na 3 hlavné pásma, ktoré sú veľmi striktne regulované normami ČTÚ. Bežne je možné využívať kanály 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60 a 64. Teoretická rýchlosť pre 802.11a je teda 54 Mbps. Channel
7
8
9
11
12
16
34
36
38
40
42
44
46
48
MHz
5035
5040
5045
5055
5060
5080
5170
5180
5190
5200
5210
5220
5230
5240
Czech
-
-
-
-
-
-
-
x
-
x
-
x
-
x
Poland
-
-
-
-
-
-
-
x
-
x
-
x
-
x
Slovak
-
-
-
-
-
-
-
x
-
x
-
x
-
x
Channel
52
56
60
64
100
104
108
112
116
120
124
128
132
136
140
MHz
5260
5280
5300
5320
5500
5520
5540
5560
5580
5600
5620
5640
5660
5680
5700
Czech
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Poland
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Slovak
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Channel
149
153
157
161
165
183
184
185
187
188
189
192
196
MHz
5745
5765
5785
5805
5825
4915
4920
4925
4935
4940
4945
4960
4980
Czech
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Poland
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Slovak
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
*Povolené kanály sú označené znakom „x“, nepovolené kanály znakom „-„. Informácie sú orientačné!!! Ďalšie informácie získate na ČTÚ alebo v európskej norme EN 301893 a novších = neznalosť zákona alebo zákonom podloženej vyhlášky neospravedlňuje!!!
Frekvenčný rozsah pre 802.11a je „od 36 až po 165“ celkom 645 MHz. Norma 802.11a je teda oveľa lepšie využiteľná z hľadiska prekrývania kanálov, vyššej vysielacej frekvencie, má lepšiu priestupnosť materiálmi a vyššiu odolnosť proti rušeniu. Na druhej strane je rizikom menší dosah signálu s rastúcou vzdialenosťou, vďaka dvojnásobnej frekvencii oproti 2,4 Ghz pri 802.11b/g. Táto norma bola bezlicenčne povolená v ČR relatívne nedávno oproti 802.11b/g. Zariadenia sú na trhu teda kratšiu dobu, ako zariadenia pre normu 802.11b/g, čo celkovo vypovedá o menšom počte používaných 5 Ghz sietí.
Petr Koudelka ZyXEL Communicatins Czech
2
802.11n A konečne sľubovaná norma 802.11n. Bohužiaľ v podstate stále neexistuje. Preto ju poznáme reálne len, ako 802.11n Draft x. Slovo Draft a číslo „x“ v tomto prípade znamená verziu vydania nefinálnej „pracovnej“ verzie. Teoretická rýchlosť pre 802.11n je 300 Mbps „za istých podmienok až 600 Mbps“. Norma 802.11n môže byť prevádzkovaná buď v pásme 2,4 GHz alebo v 5 GHz pásme. Aby sa výhody rýchlejšieho prenosu tejto normy dostatočne využili, mala by byť použitá hlavne v pásme 5 GHz, a to z dôvodu väčšieho počtu neprekrývajúcich sa kanálov. Vysoká rýchlosť prenosu je dosahovaná hlavne vďaka dvom technológiám, MIMO a zdieľanie frekvenčných kanálov. Zdieľanie kanálov prebieha na hardwarovej úrovni, pri ktorej je zvolený rozsah 20 MHz „teoreticky 150 Mbps“ alebo 40 MHz „teoreticky 300 Mbps“, na ktorých je dátový tok vysielaný. Pokiaľ chceme vytvoriť spojenie využívajúce frekvencie 40 MHz, musia byť už využité minimálne dve rádiá „zariadenie musí mať minimálne 2 antény“. POZOR dva kanály = 40 MHz = obsadené 2 non overlaping kanálmi!!! Technológia MIMO (multiple-input multiple-output) využíva dve základné funkčnosti, diverzitu antén a spatial multiplexing. Diverzita antén je vlastnosť zariadenia, keď je využívaná viac, ako jedna anténa a zariadenie automaticky zvolí príjem z antény s lepším príjmom signálu. Norma 802.11n navyše využíva spätné dopočítavanie signálu prijatého s oneskorením na druhej anténe, kam sa signál mohol dostať odrazom. Spatial multiplexing je technológia schopná vysielať rôzne dátové streamy na rôzne antény. Pre každý jednotlivý samostatný stream musí byť detekovaná anténa na strane vysielajúcej i prijímajúcej.
Rôzne výrobky rôznych výrobcov sa teda pýšia informáciou 300 Mbps, čo je maximálna teoreticky dosiahnuteľná rýchlosť dnešnej Draft normy. Toto súvisí taktiež s počtom rádiových častí zariadenia, prípadne cenou zariadenia. Preto sa v hlbších špecifikáciách k zariadeniu dočítate informáciu trebárs 2R1T, čo znamená, že dve rádia prijímajú dáta a jedno rádio vysiela, takže teoretická rýchlosť 300 Mbps/150 Mbps. V dokumentácii k zariadeniu je vždy uvedené buď 2Rx2T 300Mbps/300Mbps 2Rx1T 300Mbps/150Mbps
Petr Koudelka ZyXEL Communicatins Czech
3
Existujú aj zariadenia 3Rx3T, ale tam je už znateľný nárast ceny, ktorý je samozrejme adekvátny, pretože zariadenie používa viaceré rádiové prvky. Preto si zistite u výrobcu skutočnú pravdu a nenechajte sa zmiasť nízkou cenou a očakávaním niečoho, čo nedostanete. Kompatibilita so staršími normami 802.11 b/g/a Kompatibilita s 802.11 b/g/a je samozrejme zaručená, ale musíme si uvedomiť zásadné úskalia kombinácie technológií, rovnako, ako to už bolo skôr. Pokiaľ používame AP v norme 802.11g a všetci klienti pripojení vysielajú taktiež v norme 802.11g, dosahujeme vďaka rovnakej modulácii 54 Mbps rýchlosť prenosu „teoreticky“. Pokiaľ ale na takéto AP pripojenie klient na norme 802.11b a AP má povolený tzv. MIX mode, všetci klienti na AP pripojení sa okamžite prepoja na normu 802.11b, čo sa prejaví na ich rýchlosti prenosu 11 Mbps. Tí klienti, ktorí nevedia alebo nemajú nastavený MIX mode a vysielajú len na 802.11g, sa odpoja a nie sú schopní sa na AP pripojiť z dôvodu zmeny hardwarovej modulácie na AP. Rovnaký problém je samozrejme aj u normy 802.11n, kedy ak sa na zariadenie pripojí hoc 1 zariadenie 802.11g normy, celé centrálne zariadenie začína vysielať len 802.11g a dôjde ku zníženiu priepustnosti. Takto môže veľmi jednoducho dôjsť k degradácii rýchlosti medzi zariadeniami. História Január 2004 Máj 2006 Január 2007 September 2007 November 2007 Máj 2008 Júl 2008 November 2009
počiatky a návrhy „základy MIMO“ Draft 1* Draft 2* Draft 3 Draft 3.01 Draft 4 Draft 5 final 802.11n
* Úplná kompatibilita medzi Draft 1 a Draft 2 nemusela byť zaručená. Draft 2 a vyššie by mali byť plne kompatibilné len na báze softwarového upgradu zariadenia.
Reálne čísla a normy Dosah m Reálna Teoretická Modulácia Dosah m indoor outdoor priepustnosť priepustnosť 1997 0,9 Mbps 2 Mbps FH ≤ 20 ≤ 100 1999 4,3 Mbps 11 Mbps DSSS ≤ 38 ≤ 140 b 1999 23 Mbps 54 Mbps OFDM ≤ 35 ≤ 120 a 2003 19 Mbps 54 Mbps OFDM ≤ 38 ≤ 140 g ?2009? OFDM ≤ 70 ≤ 250 n 74 Mbps 300 Mbps* SDM 600 Mbps** * 300 Mbps pri 40 MHz kanáli ** 600 Mbps pri 80 MHz kanáli = plné zahltenie pásma 2,4 GHz Všetky uvádzané rýchlosti reálnych prenosov sú závislé na prenose dát s maximálnou veľkosťou paketov. Pokiaľ budeme užívateľsky merať rýchlosť prenosu dát, trebárs kopírovaním filmu, nemusíme vďaka menším paketom „než je maximálna veľkosť“
802.11
Vydanie
Freq. (GHz) 2,4 2,4 5 2,4 2,4 a 5
Petr Koudelka ZyXEL Communicatins Czech
4
dosiahnuť presne vyššie uvádzaných hodnôt! Vyššie uvedených reálnych hodnôt dosiahnete pri bežných testoch iba zriedkavo. Dosahy signálu sú orientačné, podľa použitého systému antén atď. Dokument bol pripravený v októbri 2008. Všetky novšie úpravy noriem po tomto dátume dokument neobsahuje.
Petr Koudelka ZyXEL Communicatins Czech
5
