Образование, Дизайн Wi-Fi для Высокой плотности. Полоса пропускания 20 или 40 что лучше

Лучшие методы развертывания WiFi сети 802.11 ac

При рассмотрении развертывания стандарта 802.11 ac решающее значение имеет понимание его базовой технологии. Несмотря на огромные преимущества, стандарт 802.11 ac по-прежнему восприимчив к традиционным проблемам, отрицательно влияющим на производительность сети WiFi: помехам, не относящимся к WiFi, межканальным помехам, плохому качеству сигнала, шумам и совместному использованию канала с устаревшими клиентами, имеющими меньшую скорость передачи. Эти проблемы можно успешно решить только при наличии жесткого плана реализации этой революционной технологии. Боритесь с желанием просто купить несколько точек доступа 802.11 ac, подключить их и позволить пользователям ими пользоваться.

Основные этапы развертывания сети 802.11 ac:

1. Тщательное планирование и оценка площадки

2. Проверка правильности установки

3. Устранение неисправностей и оптимизация

Мы опишем соображения и лучшие методы для каждого этапа, а также дадим рекомендации для достижения наилучшей производительности и качества сигнала.

Планирование и оценка площадки

Ожидается, что внедрение нового стандарта 802.11 ac будет выполняться параллельно с более ранними системами a/b/g/n. Так как стандарт 802.11 ac имеет обратную совместимость с системами a/n, использующими полосу частот 5 ГГц, нет необходимости полностью удалять эти «старые» точки доступа. Тем не менее, очень важно понять, какие устройства уже конкурируют за радиочастотный спектр, и как точки доступа 802.11 ac могут дополнять среду для достижения целей проекта. Этап планирования будет включать в себя исследование перед развертыванием, которое призвано определить текущую конфигурацию устройств, уровень шумов, источники помех, покрытие сигнала и пропускную способность сети.

Начальное исследование площадки

Перед приобретением и установкой любого оборудования 802.11 ac или удалением любых имеющихся точек доступа необходимо определить текущее состояние среды WiFi. Определить источники помех, покрытие сигнала, доступность канала в диапазоне 5 ГГц и текущую конфигурацию всех установленных устройств 802.11a/n. Это может сопровождаться выполнением исследования «AP-On-A-Stick», когда включается и развертывается одна точка доступа 802.11 ac, и отмечается воздействие среды на покрытие и пропускную способность.

Отношение сигнал-шум для сети 802.11 ac

Необходимая пропускная способность

Далее необходимо рассмотреть целевую пропускную способность проекта. Сюда нужно будет включить расчет уровня пропускной способности, требуемого пользовательскими приложениями, и учесть количество пользователей каждого приложения. Пользователи могут подключаться со смартфонов, планшетов, ноутбуков и других клиентских устройств WiFi, которые будут формировать потребность в адекватном покрытии для устройств с различными возможностями.

Практический пример пропускной способности 802.11 ac

Например, если в определенной зоне ожидается подключение пяти пользователей максимально с 15 устройств (по три на одного пользователя), в зависимости от того, насколько потребуются голосовые службы, службы видео или только веб-сервисы, мы сможем оценить необходимую ширину полосы пропускания как приблизительно 30 Мбит/с. Это, конечно, будет зависеть от используемых приложений и количества одновременно подключающихся пользователей. Чтобы поддержать плотность пользователей, как правило, планируется не более 20 активных устройств на одну точку доступа.

Требуемая полоса частот на одно приложение1

Приложение по типу использования	Номинальная пропускная способность
Интернет – развлечение	500 килобит в секунду (Кбит/с)
Интернет – обучение	1 мегабит в секунду (Мбит/с)
Аудио – развлечение	100 Кбит/с
Аудио – обучение	1 Мбит/с
Потоковое видео или видео по запросу – развлечение	1 Мбит/с
Потоковое видео или видео по запросу – обучение	2-4 Мбит/с
Печать	1 Мбит/с
Совместное использование файлов – развлечение	1 Мбит/с
Совместное использование файлов – обучение	2-8 Мбит/с
Онлайн-тестирование	2-4 Мбит/с
Резервирование устройств	10-50 Мбит/с

1 Jim Florwick, Jim Whiteaker, Alan Cuellar Amrod, Jake Woodhams, Wireless LAN Design Guide for High Density Client Environments in Higher Education (Руководство по проектированию беспроводного доступа в Интернет для среды с высокой плотностью клиентов в высшем образовании) (Cisco Design Guide, 2013), стр. 8.

Соображения по распределению каналов

Стандарт 802.11 ac позволяет использовать каналы 80 МГц в диапазоне 5 ГГц, которые образуются эффективным объединением четырех каналов 20 МГц. При выборе конфигурации точки доступа настраивается один первичный канал 20 МГц, например 36, который будет выступать в качестве канала маячков и запасного канала. Если к точке доступа желает подключиться устройство более старого стандарта, оно сможет использовать этот первичный канал 20 МГц для подключения и работы. Однако так как этот отдельный канал входит в общий составной канал 80 МГц, это будет тормозить передачу клиента 802.11 ac к точке доступа, когда используется первичный канал 20 МГц.

Лучшим методом развертывания точек доступа 802.11 ac является их попеременное использование от двух до пяти доступных каналов 80 МГц. На одной точке доступа объединяются каналы 36 – 48, а на другой каналы 52 - 64. Если в определенной зоне возникает необходимость перекрытия этих каналов, настраивайте для них разные первичные каналы 36, 44, 52, и 60, соответственно. Это позволит оставить достаточный зазор между каналами для поддержки устройств более старого стандарта, которые должны подключаться к каналам 20 МГц без создания перекрестных помех между каналами.

Развертывание и проверка

После тщательного определения необходимой пропускной способности и зоны покрытия настройте и введите в эксплуатацию точки доступа 802.11 ac в соответствии с планом проекта. Это не означает простое удаление старых точек доступа и подключение новых точек доступа 802.11 ac в тех же местах. При планировании конфигурации и расположения точек доступа необходимо учитывать следующие соображения.

Коммутационная инфраструктура

Возможно, потребуется улучшение соединений точек доступа с сетью по сравнению с тем, что требовалось раньше. Так как возможно приближение пропускной способности к уровню 1 Гбит/с, соединение точки доступа с коммутатором доступа должно быть не ниже 1 Гбит/с, с восходящей линией 10 Гбит/с до центра коммутации. Точкам доступа 802.11 ac требуется питание с использованием 802.3at (PoE+), а не 802.3af, из-за более высокой потребности антенн в электрической мощности. Это может потребовать либо модернизации коммутатора, или использования встраиваемого в линию инжектора питания.

Ширина канала

В зависимости от потребностей пользователей на точках доступа 802.11 ac можно настраивать ширину канала 20 МГц, 40 МГц или 80 МГц. Каналы 80 МГц имеют бόльшую пропускную способность, но во многих сетях могут быть доступны только два таких канала. В плотно используемой среде с сотнями возможных пользователей, для предоставления адекватной связи потребуется больше точек доступа, что может вынудить использовать 22 неперекрывающихся канала 20 МГц. Тщательно рассчитайте плотность пользователей и ожидаемую пропускную способность приложений, так как эта информация будет иметь решающее значение в принятии решения о необходимом количестве точек доступа и выборе ширины используемого канала. Также нужно внимательно проанализировать сочетание клиентов 802.11 ac и клиентов 11а и 11n. Если большинство клиентов 11a/n, возможно, имеет смысл использовать каналы 20 или 40 МГц, так как остальная полоса частот канала 80 МГц будет оставаться неиспользуемой во время работы клиента 11a/n.

Визуализация ширины канала 20/40/80/140 МГц в AirMagnet Survey

Покрытие точки доступа

К разным зонам предъявляются разные требования по пропускной способности сети. В зависимости от плотности пользователей и приложений может оказаться так, что высокая пропускная способность потребуется только в отдельных зонах, в то время как зоны коридоров и вестибюлей резервируются для передачи данных. Для определения мощности и направленности антенн, размера соты и идеального метода развертывания может потребоваться подробная информация от производителя точки доступа.

После расчета потребностей пользователей до физической установки точек доступа можно воспользоваться программой AirMagnet Planner для моделирования виртуальной среды WiFi. Для обеспечения адекватного покрытия и пропускной способности можно установить количество точек доступа и их расположение, принимая во внимание материалы стен и источники помех. Используя эти данные затем уже можно физически размещать точки доступа в запланированных зонах.

Для того, чтобы определить, обеспечивает ли среда ожидаемое покрытие и планируемую пропускную способность помещение необходимо протестировать после развертывания. Для проверки можно использовать как активное измерение пропускной способности сети для пользователя, так и пассивное исследование с измерением сигнала, шумов, помех, перекрывания каналов и других важных параметров всей среды WLAN. Активное обследование должно включать в себя проверку пропускной способности как восходящего, так и нисходящего потока с инструмента 802.802.11 ac. Чтобы убедиться, что все обычные параметры соответствуют норме во время испытания, такое тестирование следует проводить в часы пикового трафика.

Активное исследование запускается с помощью AirMagnet Survey Pro iPerf; при этом измеряется и отображается в режиме реального времени доступная пользователю пропускная способность, и выделяются зоны с низкой пропускной способностью. Рекомендуется проводить многоадаптерное исследование, которое позволяет одновременно запускать как пассивные, так и активные проверки. Это позволяет за один раз измерить все необходимые точки данных.

Поиск и устранение неисправностей, оптимизация

Если в ходе обследования не достигнуты какие-либо из требований пользовательской пропускной способности, можно внести поправки, которые позволят гарантировать соответствие целевым показателям производительности. Для того чтобы определить, какие беспроводные факторы в окружающей среде влияют на снижение производительности, можно использовать функцию проверки Airwise Policy в AirMagnet Survey Pro. В качестве помощи для правильной корректировки в нужных местах для достижения желаемых целей предоставляется специально разработанный рабочий процесс.

Корректировки могут включать в себя изменение местоположения точек доступа, установку дополнительных точек доступа, корректировку плана каналов, устранение источников помех или регулировку мощности передачи, что влияет на размер соты. Чтобы убедиться в достижении поставленных целей, следуйте корректировкам, рекомендованным Airwise, проверьте среду с помощью другого мультиадаптера, проведите активное и пассивное исследование.

И, наконец, заключительная проверка с помощью функции iPerf из Survey Pro позволит доказать, что сеть успешно построена в соответствии с потребностями пользователя.

Проверка соответствия конструктивным требованиям 802.11 ac

Успешное внедрение 802.11 ac

AirMagnet Survey Pro позволяет легко оценить все преимущества реализации стандарта 802.11 ac. Но если не провести тщательное планирование, проверку и оптимизацию, потенциальные преимущества стандарта 802.11 ac будут потеряны вследствие воздействия прежней среды, чрезмерных шумов, плохого планирования каналов или неправильного размещения точек доступа.

Получить максимальную отдачу от стандарта 802.11 ac, можно, например, используя анализаторы WiFi семейства AirMagnet от компании Fluke Networks.

См. также:

skomplekt.com

Wi-Fi, Частотные каналы

Частотные полосы и каналы Wi-Fi

Мировая практика использования нелицензируемого частотного спектра:

ISM– Industrial, Scientific, Medical1. Industrial/Промышленный: 902 – 928 MHz (ширина 26 MHz),2. Scientific/Научный: 2400 – 2500 MHz (ширина 100 MHz),3. Medical/Медицинский: 5725 – 5875 MHz (ширина 150 MHz).Здесь для сетей стандарта Wi-Fi используется в основном часть диапазона 2400 - 2500 MHz.

UNII – Unlicensed National Information Infrastructureнабор полос в диапазоне частот 5150 – 5825 MHz (частично используется для устройств WiFi).

Выбор корректных частотных каналов является одной из ключевых задач для проектирования сети стандарта WiFi 802.11. При этом процесс выбора должен учитывать фундаментальный выбор частотной архитектуры подходящего WiFi-решения: многоканальная или одноканальная архитектура?. Эта информация также крайне важна при проведении радиообследования (site survey) зоны покрытия будущей сети Wi-Fi.

Частотные полосы и каналы WiFi в 2.4 GHz

Канал WiFi Нижняя частота Центральная частота Верхняя частота

1 2.401 2.412 2.4232 2.406 2.417 2.4283 2.411 2.422 2.4334 2.416 2.427 2.4385 2.421 2.432 2.4436 2.426 2.437 2.4487 2.431 2.442 2.4538 2.436 2.447 2.4589 2.441 2.452 2.46310 2.446 2.457 2.46811 2.451 2.462 2.47312 2.456 2.467 2.47813 2.461 2.472 2.483

Общая диаграмма перекрытия частотных каналов WiFi в 2.4GHz

В полосе частот WiFi 2.4GHz доступны 3 неперекрывающихся канала: 1, 6, 11.Данное выделение строится на требовании IEEE по обеспечению минимума в 25MHz для разнесения центров неперекрывающихся частотных каналов WiFi. При этом ширина канала составляет 22MHz.

Частотные полосы и каналы WiFi в 5 GHz

Базовая мировая практика, которая может существенно изменяться по странам.

UNII-1: 5150 – 5250 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)UNII-2: 5250 – 5350 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)UNII-2 Extended: 5470 – 5725 MHz (доступно 11 частотных каналов WiFi)UNII-3: 5725 – 5825 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)

Сетка рабочих каналов WiFi и частоты в 5GHz:

Для вычисления центральной частоты канала WiFi можно использовать следующую формулу: 5000+(5*N) / MHz/где N это номер канала WiFi, например 36, 40 и т.д./

Формирование каналов WiFi в 5 GHz:

При этом дистанция от граничных диапазонов составляет 30 MHz, а межканальное разнесение составляет 20MHz.

Использование данных частотных каналов в РФ можно посмотреть на нашем сайте здесь.

Больше о технологиях на базе группы стандартов WiFi 802.11 в нашей мини-академии WiFi.

О новом стандарте 802.11ac.

WiFi Калькуляторы.

Нужна помощь в разработке Технического Задания на сеть стандарта WiFi?

Нужны примеры как оценить затраты на сеть WiFi?

Для получения анонсов при выходе новых тематических статей или появлении новых материалов на сайте предлагаем подписаться.

Присоединяйтесь к нашей группе на Facebook: www.facebook.com/Wi.Life.ruМы публикуем интересные новости о Wi-Fi со всего света, информацию о выходе новых статей и расширении контента основных модулей ресурса Wi-Life.ru

Wi-Life.Team

Использование материалов этого сайта разрешено только с согласия Wi-Life.ru и наличии прямой ссылки на источник.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. blog comments powered by

wi-life.ru

Не утонуть бы в волнах Wi-Fi | Сети/Network world

Фундаментальные изменения в протоколе Wi-Fi 802.11 обещают переместить скорости беспроводных локальных сетей в гигабитный мир. Существенный прирост производительности сетей 11ac достигается за счет использования более широких каналов, повышения эффективности модуляции (способа передачи битов данных с помощью радиочастотных волн) и многопользовательских соединений (Multi-User MIMO). Все это придет к нам с волнами. В буквальном смысле — с первой и второй. Правда, для Wave 2 потребуются электронные компоненты, отличающиеся от тех, что используются в устройствах Wave 1, а значит, клиентам придется обновлять оборудование.

Следует также учесть, что не все точки доступа 11ac будут одинаковыми. Многие устройства, в которых используются чипы Broadcom, имеют ряд ограничений, например невозможность поддержки более 50 клиентов, использующих шифрование. А без центрального процессора в чипе Broadcom все функции Wi-Fi дожны будут обрабатываться главным процессором точки доступа. Это ведет к снижению эффективности, так как перенос нагрузки не позволяет процессору точки доступа переходить в состояние пониженного энергопотребления.

Не стоит рассчитывать на то, что гигабитные скорости станут доступны пользователям уже в ближайшее время, поскольку реализация большей части соответствующих функций будет зависеть от того, насколько хорошо точки доступа Wi-Fi смогут управлять радиочастотным спектром. Сегодня большинство корпоративных точек доступа используют простую всенаправленную антенну, которая вообще не управляет радиосигналом.

Шаг вперед

Главное преимущество технологии 11ac заключается в том, что она использует частотный диапазон 5 ГГц, расширяя полосу пропускания до 500 МГц на 25 неперекрывающихся каналах (для сравнения: полоса пропускания в диапазоне 2,4 ГГц составляет 83,5 МГц на трех неперекрывающихся каналах). Новые каналы совместимы с каналами устройств 11a и 11n, имеющими полосу пропускания 20 и 40 МГц соответственно. В стандарте 11ac используется расширенная версия защитных механизмов (RTS/CTS), которая динамически определяет, все или только некоторые (например, первичный канал с полосой пропускания 20, 40 или 80 МГц) из имеющихся каналов доступны для передачи.

И наконец, фундаментальным приоритетом для Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) является поддержка обратной совместимости с предыдущими протоколами 802.11. Стандарт 11ac использует частотный диапазон 5 ГГц и полностью совместим с технологиями 11a и 11n, поддерживая форматы кадров и механизмы защиты обоих этих стандартов. Что ж, у нас все замечательно, не правда ли? Не торопитесь радоваться.

Спектральная эффективность: ключ к ускорению

Поставщики оборудования 802.11ac предпочитают умалчивать о том, что спектральная эффективность легко может уменьшаться всякий раз, когда несколько точек доступа используют более широкие каналы. Спектральная эффективность непосредственно связана со скоростью передачи информации, а информация циркулирует в конкретной телекоммуникационной системе с заданной полосой пропускания. Фактически мы имеем дело с показателем эффективности использования ограниченного спектра протоколом физического уровня.

Многие производители не упомянут и о том, что технологии модуляции, позволяющие ускорить связь, обладают определенными преимуществами лишь на коротких расстояниях, при большом соотношении сигнал/шум (а преобладающие в среде корпоративных клиентов точки доступа таких преимуществ обеспечить не могут). Расстояния могут стать серьезным препятствием для распространения сигналов Wi-Fi на частоте 5 ГГц, которая обладает меньшим радиусом действия и не столь хорошо преодолевает препятствия, как сигналы с частотой 2,4 ГГц.

Особого внимания заслуживают продукты 11ac, умеющие фокусировать радиочастотный сигнал, увеличивать дальность его распространения и поддерживающие большую глубину модуляции и более высокие скорости передачи данных. Способность систем Wi-Fi адаптироваться к изменениям окружающей среды и множеству клиентских устройств различных типов значительно повышает вероятность того, что эти особенности (делающие стандарт 11ac столь привлекательным в глазах корпоративных клиентов) найдут достойное применение.

И наконец, следует учесть, что стоимость оборудования 11ac будет достаточно высокой. Дополнительные затраты обусловлены не только необходимостью устанавливать новые точки доступа, но и переходом на новые коммутаторы с подержкой технологии Power over Ethernet, ведь многие новые точки доступа стандарта 11ac потребуют увеличения мощности электропитания.

Перспективы использования протокола 11ac, имеющего впечатляющую теоретическую основу, можно оценивать достаточно оптимистично. Но для увеличения пропускной способности и скорости передачи данных в сетях потребуется усовершенствовать механизм управления радиосигналом. Без этого все остальные «преимущества» обернутся пустой тратой времени и денег.

Управление маршрутом прохождения сигнала

Чтобы сети 11ac работали так, как это рекламируется, необходимо ужесточить контроль за прохождением радиосигнала. Этот тезис нашел еще одно подтверждение в процессе перехода отрасли от стандарта 11g к технологии 11n, характерными чертами которой были появление MIMO, увеличение скоростей на физическом уровне, пространственное уплотнение и агрегация кадров. То же самое относится и к переходу от стандарта 11n к 11ac.

Контроль передачи каждого пакета с помощью адаптивных антенн, поляризационное разнесение, технологии выбора активного канала и интеллектуальные точки доступа Wi-Fi увеличат потенциал модуляции 256-QAM в сетях 802.11. Это означает, что:

увеличение соотношения сигнал-шум SNR/SINR будет способствовать росту скорости передачи в нисходящем канале связи 256-QAM;
адаптивное поляризационное разнесение с объединением наилучших составляющих сигналов (PD-MRC) и повышение чувствительности приемника в восходящем канале увеличит скорость восходящей передачи 256-QAM;
точки доступа смогут выбирать каналы с большей пропускной способностью и меньшим шумом и интерференцией.

В условиях выбора полосы пропускания (20, 40, 80 или 160 МГц) станет сложнее определить, какая ширина канала оптимальна для каждой среды, имеющей свои характеристики повторного использования спектра, количество точек доступа, мощность передачи сигнала, типы клиентских устройств, поддержку канала и пр.

Интеллектуальный выбор канала позволяет решить эти задачи путем определения наибольшей пропускной способности канала с использованием статистического моделирования прохождения реального трафика с течением времени. Интеллектуальный выбор канала помогает оборудованию 11ac:

изучать, какие каналы лучше подходят для соединения в данный момент времени;
адаптивно менять канал в неустойчивой среде;
определять наилучшие параметры канала для заданной среды, типов и количества клиентских устройств, поддержки ширины канала и объема трафика при любой настройке параметров пропускной способности.

И наконец, в условиях применения многопользовательских систем со многими входами и выходами (Multi-User MIMO) необходимо иметь точки доступа, которые будут напрямую направлять сигналы Wi-Fi каждому клиенту в целях лучшего разделения сигналов. Это позволит увеличить скорость передачи данных и повысить пропускную способность клиентских устройств за счет более быстрого подключения к сети и отключения от нее, а также уменьшения числа потерянных пакетов и необходимости их повторной передачи.

Важность адаптивных или интеллектуальных антенн для любой сети 11ac трудно переоценить. Без явного контроля за распространением радиосигнала производительность оборудования 11ac будет серьезно ограничена. Поскольку адаптивные антенны постоянно посылают сигнал по самому быстрому из возможных маршрутов, спектральная эффективность улучшается, позволяя передавать кадры увеличенного размера, использовать передовые технологии модуляции и достигать наилучшего соотношения SNR/SINR.

www.osp.ru

Образование, Дизайн Wi-Fi для Высокой плотности

Документ по проектированию сети стандарта WiFi 802.11 для зон с высокой плотностью пользователей. Фокус на Высшее образование.

Модуль в процессе формирования

За основу взят открытый документ компании Cisco Systems:"Wireless LAN Design Guide for High Density Client Environments in Higher Education"доступный здесь.

Целевые характеристики окружения для сети WiFi-стандарта в Высшем Образовании

Дизайн сетей cтандарта WiFi 802.11 с Высокой плотностью разрабатывается для случаев, когда присутствует или предполагается количество клиентских устройств, которое существенно превышает показатели обычной корпоративной сети, например, типового офиса. Также типовой офис имеет обычные характеристики распространения сигнала и его затухания, характерные для внутренних сетей (сети WiFi-стандарта внутри помещений). Критическим фактором рассматриваемого дизайна является количество пользователей c устройствами Wi-Fi. Агрегированная доступная полоса пропускания предоставляется через одну ячейку сети WiFi. Ячейка сети WiFi это зона покрытия одной Точкой Доступа WiFi. Количество пользователей, занимающих эту ячейку сети WiFi, и их характеристики соединения (например, скорость, время занятия, тип радио и частотная полоса WiFi, частотные каналы WiFi, уровень сигнала, SNR) определяют полосу доступную на одного пользователя или, точнее, на одно конечное устройство с радиоинтерфейсом стандарта WiFi 802.11.

Типовое офисное покрытие сети стандарта Wi-Fi (Рисунок 1) может иметь Точки Доступа WiFi, развернутые на площади 2500-5000 кв. футов (250-500 кв.м) с сигналом -67dBm и максимум 20-30 пользователей (клиентских устройств WiFi) на ячейку (фактически на каждое радио: на частотных каналах WiFi в полосе 2.4GHz и на частотных каналах WiFi в полосе 5GHz, прим. Wi-Life.ru). Это говорит об уровне плотности "1 пользователь на 120 кв. футов (12 кв.м)" и минимальном уровне сигнала в -67dBm.

Рисунок 1. Типовая офисная сеть WiFi (WLAN)

При планировании и развертывании такой сети стандарта WiFi Точка Доступа WiFi обычно обязательно располагается в зонах, где ожидается повышенная плотность пользователей с WiFi-устройствами, например, в переговорных, в то время как общие зоны имеют меньшую емкость в покрытии. Исходя из этого необходимо предварительное планирование в зонах с высокой плотностью WiFi-соединений. Переговорные комнаты часто группируются совместно, и это хорошо для проектирования сети с максимальной емкостью для такой зоны. Например на Рис. 2 максимальное количество человек в рассматриваемых трех комнатах составляет 32, поэтому плотность пользователей будет 1 человек на 28 кв. футов (2,8 кв. м).

Рисунок 2. Расчет плотности пользователей

В высокоплотных окружениях, таких как лекционный зал или аудитория плотность пользователей с устройствами стандарта WiFi на занимаемом пространстве резко возрастает. Пользователи обычно сидят очень близко друг к другу, чтобы вместить больше человек. Общие характеристики и размеры такого помещения обычно наводят на мысль только о потерях сигнала от Точек Доступа WiFi на распространение в свободном пространстве. Плотность пользователей неравномерна в таком пространстве, так как, как правило, их нет около окон, в проходах, у подиумов и т.п. Динамика распространения радиосигнала от ТД очень отличается от того, что проявляется на уровне пользователя. Обычно ТД развертывается так, что имеет хороший обзор всего помещения, но пользовательские устройства расположены очень близко друг к другу, и имеется большое затухание от тел, находящихся вокруг. Основной источник интерференции в комнате - это сами клиентские устройства! Для каждого пользователя, сидящего в аудитории и который может комфортно положить руку на спинку впередистоящего кресла, эта дистанция составляет приблизительно 1 метр. Ширина кресла обычно составляет около 60 см. Таким образом в высокоплотном окружении можно ожидать менее 1 кв.м на одно клиентское устройство, но может быть и больше устройств на одно посадочное место.

Рисунок 3. Посадочные места и Интерференция в сети стандарта WiFi

Главный фактор, который влияет на клиентские устройства более, чем все остальные, - это деградация соотношения сигнал/шум (SNR) из-за межканальной интерференции и интерференции от смежных каналов, и все это стимулируется именно близкорасположенными клиентскими устройствами. Качественная разработка решения может минимизировать воздействие путем максимизации переиспользования пространства, но это не может быть полностью устранено в высокоплотном окружении. Операционные издержки становятся все более критичными с уплотнением пространства (некий условный объем пространства на пользователя по сравнению с обычной практикой использования Wi-Fi-решений, прим. Wi-Life.ru), и плохое радио или некорректное поведение в таком смешенном окружении может иметь значительно больший негативный эффект внутри ячейки. Цель дизайна здесь состоит в разработке максимально надежной сетевой части, а также в понимании и контроле возможных вариаций. Внутри окружений, которые можно квалифицировать как высокоплотные, существуют также дополнительные модели, развертываемые под конкретную задачу. Например, в таких высокоплотных окружениях, как Стадион или Выставочный центр, емкость обычно планируется основываясь на выведении ожидаемого процента пользователей, которые будут активны на сети в каждый конкретный момент времени. В образовательном сценарии используется иная модель. Здесь обычная активность в сети WLAN - это один случай, но активность может резко возрасти во время лекции, вплоть до 100%.

Планирование сети стандарта WiFi

Процесс проектирования сети стандарта WiFi может начинаться по-разному, но в общем, обычно это начинается с осознания желания предоставлять доступ в определенных зонах, где определенное количество пользователей c мобильными устройствами с WiFi будет участвовать в некоторых действиях. Для понимания того, что возможно обеспечить, сначала стоит разобраться с тем, что требуется или может потребоваться и далее уже с тем, что возможно. Обычно присутствует некое основное Приложение, которое и стимулирует предоставление доступа в сеть пользователям. Понимание требований к сети, которые предъявляет это Приложение (как минимум полоса на сессию), а также других активностей на сети предоставит дизайнеру информацию о потребностях в полосе на одного пользователя. Умножая это значение на количество ожидаемых сессий, можно оценить потребность в агрегированной полосе пропускания.

Требуемая полоса на соединение будет использована в принятия дальнейших решений по дизайну.

В помощь к созданию Технического Задания на сеть стандарта WiFi.

Опорная Точка Дизайна-1: Установление и Проверка требований по Полосе на Соединение/Сессию

Какая полоса требуется на пользователя в среднем?В Таблице 1 представлены примеры оценки потребностей по полосе для нескольких популярных приложений и сценариев в Высшем образовании.

Таблица 1. Пример требований к Полосе пропускания на Приложение

В любом случае крайне рекомендуется тестировать целевое приложение и проверять фактические требования к полосе. Дизайнеры программного обеспечения часто указывают одно усредненное значение, которое представляет требования приложения к полосе, но обычно присутствует много режимов работы в самом приложении и возможны различные сценарии использования, что может существенно откорректировать значение (надо быть готовым к пикам в определенные периоды работы приложения). Также очень важно проверять приложения с применением пользовательского устройства, которое будет широко использоваться в данной сети WiFi. В дополнение надо сказать, что не все веб-браузеры и операционные системы имеют идентичную эффективность и если какое-либо приложение хорошо работает с занятием полосы в 100Kbps на лаптопе с Windows и браузером MS IE или Firefox, то это же самое приложение может потребовать больше полосы при работе с ним на смартфоне или планшете с собственной операционной системой и браузером.

С того момента как требуемая полоса пропускания на соединение и на приложение известна, это значение может быть использовано для определения огрегированной полосы, требуемой для зоны покрытия сети WiFi. Для получения конечной оценки просто умножаем минимально допустимую полосу пропускания на количество одновременных соединений в зоне покрытия WLAN. Это даст понимание целевой полной полосы пропускания необходимой для сети и дальнейших действий.

Опорная Точка Дизайна-2: Расчет Агрегированной Полосы пропускания, требующейся для Зоны Покрытия сети WiFi Если бы это было руководство по дизайну проводной сети, а не беспроводной, то расчет потребности в агрегированной полосе свелся бы к делению суммарной требуемой емкости по трафику на доступную полосу пропускания одного канала передачи данных. Затем необходимое количество каналов было бы вычислено и эти каналы были бы соединены с коммутатором LAN. Но в сети WiFi канальная скорость подвержена воздействию множества факторов, таких как различные протоколы, условия окружения, рабочая спектральная полоса и т.п. До начала расчета агрегированной полосы необходимо прояснить некоторые дополнительные вещи.

При расчете агрегированной полосы в качестве основы для расчета использовалось количество соединений с сетью WiFi (пользователь-сеть, прим. Wi-Life.ru) вместо простого количества посадочных мест. Количество соединений в ячейке - это то, что определяет полную полосу пропускания. Большинство пользователей сегодня имеют два устройства c WiFi: Первое (например: лаптоп, планшет, смартфон) и Второе (например: смартфон). Каждое соединение в WLAN с высокой плотностью потребляет эфирное время и сетевые ресурсы и будет из-за этого частью расчета агрегированной полосы пропускания. Увеличившееся количество мобильных устройств с поддержкой WiFi и того, что WiFi чаще всего используется для доступа в сеть передачи данных является одной из основных причин, почему старые дизайны сетей стандарта WiFi нередко чрезмерно перегружены.

Wi-Fi (сети 802.11) - это разделяемая среда, и работает она в полудуплексном режиме. Только одна передающая станция (Точка Доступа WiFi или клиентское устройство с WiFi) может использовать канал одновременно и как прямой канал, и как обратный, работая на одном частотном канале WiFi. Каждый частотный канал WiFi или ячейка, используемые в сетях Wi-Fi, представляют собой потенциальный блок полосы пропускания, и это похоже на Ethernet-соединение через хаб. В Ethernet-е технология коммутации была разработана для увеличения эффективности среды путем ограничения бродкастного и коллизионного доменов пользователя к физическому порту и создания соединений точка-точка между портами «по запросу/потребности», что позволило резко увеличить общую емкость системы.

Пользователи c устройствами WiFi и Приложения также имеют тенденцию к резким скачкам в потреблении (измерение неравномерности или вариаций потока трафика), и часто уровень доступа сети стандарта WiFi разрабатывается с уровнем «переподписки» 20:1 для того, чтобы строить адекватные решения с учетом таких вариаций. Приложения и ожидаемый уровень потребления конечным пользователем должны быть определены заранее и также должны быть учтены при расчете. Некоторые приложения, как, например, потоковое мультикастовое видео, будут влиять на необходимость снижения уровня переподписки, в то время как другие приложения могут даже давать основания для увеличения этого показателя при определении приемлемого уровня SLA (соглашения по уровню сервиса) при разработке емкостных параметров ячейки.

Для беспроводных сетей стандарта WiFi 802.11 или любых радиосетей воздух является средой передачи (на планете Земля; при этом электромагнитное излучение/радиоволна/ может передаваться как в более плотных, так и менее плотных средах, в т.ч. и вакууме, прим. Wi-Life.ru). Несмотря на то что было разработано множество улучшающих функций, однако не возможно ограничить физически бродкастный или коллизионный домен Радиосигнала или отделить одну радиопередачу от другой, если оба радио работают в общей части спектра. По этой причине Wi-Fi использует частотный план, который делит доступный спектр на группу неперекрывающихся каналов. Канал представляет собой ячейку. Если использовать аналогию с Ethernet, то ячейка представляет собой один коллизионный домен.

Какое количество пользователей могут получить комфортный доступ к ТД? Сотни. Но правильный вопрос Не должен быть – какое количество пользователей может успешно ассоциироваться с ТД, правильный вопрос – какое количество пользователей может «набиться» в комнату и все еще получать приемлемую полосу на пользователя?

802.11 и Масштабируемость: Какую полосу пропускания будет предоставлять ячейка сети WiFi?

Изначально очень важно проверить определенный фундаментальные показатели сети WiFi в условиях близких у идеальным, чтобы в дальнейшем масштабировать возможности сети IEEE 802.11 для надежной доставки полосы большому количеству пользователей расположенных близко друг от друга. Разберемся сначала с этими базовыми правилами и после этого перейдем к возможностям манипуляции ими для получения максимальных возможностей.

В реальных сетях стандарта WiFi фактическая необходимая полосу пропускания на приложение это то, что волнует конечного пользователя и это отличается от от сигнальных скоростей. Скорости передачи данных (data rates) представляют скорости с которыми пакеты данных будут переноситься через радиосреду. Пакеты содержат определенное количество заголовков, которые требуются для обработки и контроля этих пакетов. Скорость приложения возникает из понимания того, что это связано именно с частью полезной нагрузки (payload) в пакетах (заголовки пакетов к данным приложения не относятся, прим. Wi-Life.ru). Таблица 2 показывает среднюю доступную полосу для приложений по протоколам в хороших радиоусловиях.

Таблица 2. Усредненная полоса, доступная для приложений, в зависимости от протоколов и миксов

Зависимы ли скорости передачи данных (data rates) в 802.11n ?

Сегодня существует много клиентов с поддержкой 802.11n и это может предоставить существенное увеличение полосы пропускания и эффективности в проектах с высокой плотностью пользователей. Однако большинство сетей WLAN будут поддерживать смешанный набор клиентских протоколов (микс из 11g, 11n и т.п., прим. Wi-Life.ru). Анализ исторических изменений среднего уровня смешения клиентов в WLAN можно выполнять путем просмотра графического веб-интерфейса на Контроллере WLAN от Cisco или через отчеты в Системе Управления Cisco Wireless Control Systems и использовать такую историческую информацию для целей планирования (Текущая система управления в решениях WiFi от Cisco это Cisco Prime Infrastructure: прим. Wi-Life.ru). Если не принимать во внимание некоторые уникальные и специфические сети стандарта WiFi, то большинство таких решений будут иметь дело с миксом различных типов клиентов и протоколов в ближайшем будущем. Прорабатывая такие факторы, как количество соединенийПреимущество в скорости для 802.11n HT (High Throughput) очень велико и резко поднимает общий уровень эффективности и емкости дизайна решения путем предоставления сервиса большему количеству пользователей или большие скорости на том же частотном канале. Рисунок 4 демонстрирует результаты работы клиентских протоколов в смешанном режиме для одной ячейки.

Рисунок 4. Смешанная оценка производительности Wi-Fi клиента в ячейке (скорости для 11a/g/n)

Рисунок 4 показывает скорости передачи данных для различных миксов из потоков данных MCS15, HT20, 2SS (MCS-Modulation and Coding Schema, HT20-частотный канал шириной 20MHz, SS-Spatial Stream/Пространственный Поток, прим. Wi-Life.ru) и типовых вариантов клиентов и потоков данных 802.11a/g внутри одной изолированной ячейки. Для целей данного обсуждения принято, что 802.11a и 802.11g представляют собой идентичный протокол, который работает в различных частях спектра (802.11g- только в 2.4GHz, 11a- только в 5GHz).- разница в полосе пропускания в сравнении при использовании только клиентов 802.11n с MCS15 и только клиентов 802.11a/g достигает 480%,- при смешении в соотношении 50/50 клиентов 11n MCS15 и 11a/g получаем общее увеличение полосы на 400% по сравнению с сетью только для клиентов 11a/g,- в смешенном режиме при 25% клиентов 11n MCS15 и остальными 11a/g получаем общее увеличение полосы на 300% по сравнению с сетью только для клиентов 11a/g,

В этом примере использовались 30 соединений. Для клиентов 11a/g полоса на приложение на пользователя составляла 833Kbps, а для клиентов 11.n полоса на приложение составляля 3,9Mbps. Смешение типов клиентов стимулировало снижение общей пропускной способности системы. Другие вариативные параметры, такие как плотность пользователей или радиошум окружения могут и будут изменяться во времени, что будет также влиять на полосу пропускания.

Таблица 3 показывает соотношение между полосой пропускания ячейки и полосой на соединение.

Ячейка (зона покрытия Точкой Доступа WiFi), обслуживающая смешанный трафик и 802.11b, и 802.11g клиентов, имеет результирующую скорость меньше, чем удвоенная полоса только под 11b или, грубо, половину доступной полосы для случая только клиентов 11g. Подобный эффект возникал когда сравнивались скорости между 11n и 11a/g. До момента запуска технологии 802.11n все преимущества в технологии возникали вследствии последовательных улучшений в технологиях кодирования. 802.11n изменил кодирование и технологию доставки потоков данных с помощью объединения каналов 20MHz и увеличения доступной канальной полосы. При запуске новой технологии также необходимо иметь механизм обратной совместимости, позволяющий сосуществовать новым и существующим протоколам и клиентам. Например модем с поддержкой 802.11b не был разработан для совместной работы с устройствами 802.11g. Для того, чтобы избегать коллизий радио 802.11b необходимо информировать о том, что канал необходим для 802.11g на определенный период времени.

В дизайне с высокой плотностью каждая доступная возможность увеличения эффективности должна быть использована для достижения желаемой цели получения максимальной полосы и доступа. Рисунок 5 показывает соотношения эфирного времени на передачу фрейма (утилизация канала), размера фрейма и скоростей передачи.

Рисунок 5. Занятие канала на фрейм, размеры фреймов и скорости передачи данных в сети WiFi

Шкала времени на Рис 5 указана в микросекундах (µs). В верхней части графика пакет размером 2048 Байт передается со скоростью 1Mbps и это потребовало почти 0,02 секунды эфирного времени. Только один пакет может быть в эфире в каждый конкретный момент времени и чем быстрее этот пакет «пролетает», тем лучше используется эфирное время и тем выше эффективность.

Теоретически, если три радио поместить в одну зону покрытия и настроить на три неперекрывающихся канала в этой зоне, то такая ячейка может иметь утроение частотной полосы в 2.4GHz и практически в 20 раз в 5GHz (это некорректно для РФ, т.к. здесь открыто доступно только 5 каналов в диапазоне 5150-5250MHz, прим. Wi-Life.ru), см. Рисунок 6.

Рисунок 6. Полная емкость трех полос в одной ячейке сети WiFi

В частотах 5GHz доступно значительно больше спектра (и больше частотных каналов WiFi) и результирующая полоса пропускания для такой теоретической ячейки резко возрастает, Рисунок 7 (для РФ все значительно менее резко, т.к. доступо меньше спектра, смотри выше, прим. Wi-Life.ru).

Рисунок 7. Каналы в одной ячейке с частотными каналами WiFi в 5GHz и результирующая емкость

Используя современные разработки радиочасти радиомодули WiFi-устройств можно практически положить один на другой, но такой подход не будет хорошо работать для случая дизайна с высокой плотностью. В результате будет получена почтиидентичная зона покрытия для одной ячейки, но вероятнее всего не будет покрыта вся требуемая зона, даже в случае относительно небольшого лекционного зала.

Скорости передачи данных (data rates) являются функцией уровня получаемого сигнала и показателя SNR (отношение сигнал-шум) на приемнике. Это не практично и не эффективно блокировать радио вниз до уровня необходимого для поддержания определенной скорости передачи данных, если радио уже приняло верное решение основываясь на условиях доступного канала. Не каждый клиент будет отвечать также как и в статичном окружении. Вариации, такие как, например, чуствительность приемника, конфигурация антенны, версия драйвера и даже позиция внутри ячейки относительно отражающих или затухающих объектов будут оказывать вариативный и различный эффект на клиентское устройство WiFi. Обстановка, которая способствует хорошей радиоэффективности может быть еще более «обыграна» подходящим дизайном сети стандарта WiFi. Чем выше средний уровень получаемого сигнала в устройстве WiFi и лучше SNR, тем больше скорости передачи данных будут достигнуты.

Технология Cisco ClientLink (динамическое управление диаграммой направленности Точки Доступа WiFi, больше информации здесь, прим. Wi-Life.ru) может избирательно увеличить уровень сигнала для существующих клиентов WiFi 802.11a/g с OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Учитывая, что существующие клиенты WiFi (802.11a/g) не поддерживают увеличения эффективности, существующие для клиентов 802.11n, они представляют собой менее эффективных клиентов в нашем дизайне. Использование ClientLink в дизайне с высокой плотностью позволяет Точке Доступа улучшить SNR на 3-6dB фактически попакетно для клиента, который демонстрирует необходимость в переключении скорости. Эта технология не оказывает вляния на увеличения зоны покрытия для сети и стимулирует клиентов Wi-Fi 802.11a/g поддерживать более высокие скорости передачи данных в неблагоприятных условиях. Что является превосходным дополнением к дизайну сети стандарта WiFi с высокой плотностью.

В сети WiFi с высокой плотностью пользователей частотные каналы WiFi будут агрегироваться для увеличения полной полосы пропускания. Это означает перемещение Точек Доступа WiFi даже ближе друг к другу в проектируемом пространстве. Ключевым фактором, влияющим на успех является Межканальная Интерференция (CCI/ Co-Channel Interference). CCI влияет на емкость ячейки путем уменьшения доступной полосы пропускания.

Что такое Межканальная Интерференция и Почему это так Важно в дизайне сети стандарта WiFi с Высокой плотностью?

CCI является кртичной для понимания концепцией, когда необходимо разобраться с поведением и производительностью беспроводных сетей стандарта WiFi 802.11. Существует феномен когда передачи от одного устройства WiFi 802.11 «просачиваются» на прием других устройств 802.11 на одном и том же частотном канале, являясь причиной интерференции и влияя на производительность. CCI может стать причиной задержек в канале, а также коллизий при передаче из-за повреждения фреймов в ходе передачи. Рисунок 8 показывает как ТД на одном канале интерферируют друг с другом.

Рисунок 8. Межканальная интерференция от WiFi-устройств

Базовое представление CCI – Точки Доступа WiFi на одном частотном канале вызывают интерференцию друг на друга.

Сети стандарта WiFi 802.11 основаны на принципе «спора за эфир» и зависят от реализации механизмов определения чистого канала для передачи информации (CCA/ Clear Channel Assessment) для подтверждения состояния среды (если эфир занят мы ждем, если свободен мы передаем). В примере выше производительность клиента подвержена негативному воздействию, т.к. он может слышать обе точки доступа. Для этого клиента две ячейки выглядят сгруппированными в одну большую ячейку. В аплинке (канал клиент>ТД, прим Wi-Life.ru) передачи от обоих ТД будут выглядеть как занятие канала с т.зр. клиента и клиент будет просто ждать возможность передачи. Хуже то, что в даунлинке (канал ТД>клиент) передачи с любой ТД WiFi будут потенциально вызывать коллизии и перепосылку фреймов, что будет вести к усилению состояния кокуренции за среду и будет продолжать снижать скорости передачи данных. Эффекты от межканальной интерференции CCI не ограничены только одной ячейкой ТД Wi-Fi. В инфраструктуре с высокой плотностью сами WiFi-клиенты будут иметь эффект увеличения размера ячейки.

ССА основан на получении порогового значения, которое позволяет проанализировать несущую частоту на состояние активности. Обычно хорошей практикой является использование значения -85dBm как такое пороговое значение. Рисунок 9 показывает модель покрытия, основанную на скоростях передачи данных. Чем выше скорости передачи, тем меньше дистанция, на которой они доступны. Если расстояния в данном примере выглядят большими, то это вытекает из расчета, который строился на модели открытого пространства, а не модели для помещений с высоким затуханием и другими влияющими факторами. Обычно в большинстве сценариев с высокой плотностью можно видеть немного стен между Точкой Доступа WiFi и клиентами.

Рисунок 9. Модель WLAN покрытия, основанная на скоростях передачи данных

В любом Wi-Fi дизайне эффекти от CCI могут быть ограничены путем изоляции индивидуальных ячеек друг от друга через использование неперекрывающихся каналов и естественных элементов, вызывающих затухание (стены, потолки, шкафы и т.п.). Мы не помещаем две Точки Доступа, находящиеся рядом друг с другом, на один канал преднамеренно. В нормальном дизайне окружение и дистанции, которые мы покрываем, в общем случае позволяют обеспечить адекватное покрытие без существенной межканальной интерференции. Но в дизайне с высокой плотностью дистанции снижаются и распространение сигнала очень хорошее, что ведет к группировке/объединению ячеек и к результирующему усилению уровня CCI.

Опорная Точка Дизайна-3: Выбор минимально подходящей Высокой скорости передачи данных для поддержки увеличения Эффективности, Снижения времени занятия среды и Уменьшения эффективного размера результирующей ячейки

CCI это не только проблема, с которой придется столкнуться в агрегированных каналах проектов с высокой плотностью, но это то, что должно приниматься во внимание и в существующих окружающих сетях. Лекционные залы и классные комнаты обычно находятся в одной здании, поэтому необходимо разрабатывать общий дизайн.

Руководство по дизайну голосовых сервисов в сети Wi-Fi «Cisco Voice over Wireless LAN Design Guide» является превосходным источником, который представляет CCI и лучшие практики развертывания Wi-Fi. Но учитывая, что это довольно старый документ, здесь не рассматриваются экстремальные случаи, возникающие в сетях WLAN с высокой плотностью пользователей. Частично тезисы этого документа представлены на Wi-Life.ru в рекомендациях по проведению радиообследования (Site Survey).

Система Управления Cisco WCS (Prime Infrastructure) и Контроллеры сети WiFi выполняют мониторинг межканальной интерференции и идентифицируют ответственные точки доступа. Алгоритм Cisco RRM (Radio Resources Management) является централизованным ресурсом масштабов всей сети WLAN, который постоянно анализирует каждую Точку Доступа в радиосети для определения взаимоотношений со всеми остальными ТД в системе. Это выполняется путем использования наблюдений и измерений «по воздуху» (OTA/Over the Air). Знание того насколько хорошо одна ТД может слышать другую ТД является очень удобной функцией, когда анализируется или разрабатывается решение с высокой плотностью. Используя Cisco WCS (Prime) возможно исследовать насколько хорошо точки доступа могут слышать друг друга вне зависимости от используемых каналов. Эта информация представлена в графическом виде, которые показывает не только как ТД вляют друг на друга на определенной карте покрытия, но также и то как другие ТД, которых нет на этой карте, могут также влиять на WLAN.

Контроллер WLAN поддерживает два списка ТД, см. Рис 10, состоящих из передающих и принимающих соседей (Tx/Rx), которые показывают как другие ТД слышат выбранную ТД и как выбранная ТД слышит другие ТД. Это может быть представлено через использование специального программного инструмента анализа конфигурации на Контроллере «Wireless LAN Controller (WLC) Configuration Analyzer» и использовано для тюнинга результирующей сети и идентификации радиоисточников, также как точки доступа сами это видят. Учитывая, что наблюдения базируются на метриках ОТА и не строятся на прогнозном моделировании, эти значения независимы от комбинации Точка Доступа/Антенны.

Рисунок 10. Два листа ТД WiFi, поддерживаемых Контроллером сети WiFi

Использование частотных каналов в спектре 2.4GHz в Дизайне сети WiFi с Высокой Плотностью

......

Перевод: RussianITtranslator

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ, следите за анонсами по подписке

Для получения анонсов при выходе новых тематических статей или появлении новых материалов на сайте предлагаем пройти простую подписку.

Присоединяйтесь к нашей группе на Facebook: www.facebook.com/Wi.Life.ruМы публикуем новости, информацию о выходе новых статей и расширении контента основных модулей ресурса Wi-Life.ru

Wi-Life.Team

Использование материалов этого сайта разрешено только с согласия Wi-Life.ru и наличии прямой ссылки на источник.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. blog comments powered by

wi-life.ru

Что такое полоса пропускания?

Полоса пропускания – это термин, используемый для описания количества информации, которую можно передать по каналу связи. Обычно указывается, как бит в секунду или Мбит в секунду. Полоса пропускания представляет собой грубое измерение, учитывающее весь объем переданных данных за определенный промежуток времени, без учета качества сигнала.

Подмножеством полосы пропускания можно считать пропускную способность, которая учитывает при расчете только успешно переданные данные за продолжительный промежуток времени. Можно иметь хорошую полосу пропускания, но за счет большого количества ошибок во время передачи сигнала, получить очень низкую пропускную способность.

Термин «Полоса пропускания» более известен потребителям из-за его использования хостинговыми компаниями и компаниями предоставляющими интернет услуги. Многие хостинговые компании используют этот термин для измерения количества информации переданной в течение месяца, что не совсем верно. Тут больше подходит понятие трафик. При превышении указанного в пакете услуг трафика, с пользователя требуются дополнительные денежные средства или блокируется доступ.

Также много компаний, предоставляющих интернет услуги, предлагают неограниченные тарифные планы, но при этом может существенно занижаться полоса пропускания, что гарантирует невозможность использования больше определенного значения трафика.

Различные технологии для подключения к интернету имеют разные пределы полосы пропускания. Самую маленькую полосу пропускания имеют телефонные модемы, у которых скорость соединения составляет всего 56 кбит/с. При DSL технологии достигается скорость почти 10 Мбит/с, а максимально возможная по данной технологии скорость 30 Мбит/с. Скорость связи по линии T1 может достигнуть 1,544 Мбит/с. Следующий тип связи T3 позволяет дойти до 43 Мбит/с, OC3 до 155 Мбит/с, OC12 до 622 Мбит/с, OC192 до 9.6 Гбит/с.

Полоса пропускания также является ограничивающим фактором для технологий, соединяющих компьютер с модемом или с прямой линией интернета. Основная технология Ethernet имеет полосу пропускания 10 Мбит/с. Fast Ethernet достигает 100 Мбит/с, это больше чем достаточно для большинства пользователей интернета. Gigabit Ethernet может достигать 1 Гбит/с, а 10 Gigabit Ethernet соответственно 10 Гбит/с. Беспроводные технологии также ограничены пропускной способностью. Wireless 802.11b доходит до 11 Мбит/с, Wireless-G 802.11g до 54 Мбит/с, и Wireless-N 802.11n может достичь 300 Мбит/с.

Также статьи на сайте chajnikam.ru на различные темы:Оператор ввода данныхАлгоритмы шифрования данныхРазвитие информационной технологииКакова роль программного обеспечения компьютера?

chajnikam.ru

Как улучшить качество wi-fi сигнала? Просто разобраться что и как!

В последнее время стал замечать что связь по WiFi работает мягко говоря странно…. как бы рывками. А иногда устройства вообще с трудом цепляются к точке доступа. В чём причина? Ведь буквально год назад всё летало?!

Уровень сигнала от 40% до 90% в дальней комнате, на первый взгляд просто хорошо. Помехи, что ли какие думаю? К примеру при включении микроволновки на кухне, WiFi начинает запинаться до такой степени, что смотреть кино по локалке становится невозможно…. но неужели круглые сутки соседи вокруг греют еду?

Включив WiFi Analiser на телефоне ужаснулся…. вокруг более 25 точек доступа!!! Что делать? А ничего! Последовательно гнаться за «еще пока свободной» частотой и других вариантов нет…. Те кто ставит многоантенных монстров типа «линксис» — только ухудшают картину.

Попробую объяснить почему и как нам быть (как найти щель посвободнее)

В начале скачаем и установим программу…

для Android — WiFi Analyzer (бесплатная)

для Windows — inSSIDer (бесплатная)

Запускаем и видим например вот такую картину:

Вы это видели, шесть человек на 6 канале! И ещё удивляться проблемам связи?!На андроиде в другой комнате чуть другая картинка..

Теперь давайте о птичках… что к чему и просто почему.

Вся полоса используемых в бытовом Wi-Fi частот в районе 2,4 ГГц делится на 11-14 перекрывающихся каналов, по 22 МГц на каждый. Центральная частота — это частота 22-мегагерцового диапазона.

Каждый из каналов использует полосу шириной по 11Мгц выше и ниже указанной в таблице центральной частоты. В результате из всего диапазона мы имеем всего 3 неперекрывающихся канала (1,6,11 или 1, 7, 14 и т.д.). Более наглядно это видно из следующей иллюстрации:

Чем больше соседей на близкой частоте (на том же или соседних каналах) — тем меньше остаётся «чистой» полосы пропускания.

Покупка двухголового(двухантенного) роутера только УХУДШАЕТ ситуацию… так как сами посмотрите на картинках выше — он занимает 2 канала для увеличения скорости… а устройства вокруг начинают только больше «пихаться»…

Теперь мне понятно, почему принеся домой попробовать роутер с двумя хвостиками … скорость оказалась даже ниже, чем со стареньким DLink.

Так как же улучшить качество WiFi? Только подобрав реже занимаемый канал… ведь чем больше Wi-Fi точек на канале (чем больше точек делят одну частоту), тем больше они друг другу мешают, тем ниже скорость.

Как это сделать? Ну для самых ленивых — просто запускать программку в разное время суток и визуально анализировать происходящее. Для самых продвинутых — сохранять логи и далее их анализировать с помощью программ и утилит

www.po-prostomu.ru

Что такое полоса пропускания

Часто при описании электронных сетей связи используется термин «полоса пропускания». Это одна из ключевых характеристик подобных систем. На первый взгляд может показаться, что человеку, работа которого никак не связана с линиями связи, нет необходимости разбираться, что такое полоса пропускания канала. На самом же деле все немного не так. У многих есть домашний персональный компьютер, подключенный к глобальной сети Интернет. И каждый знает, что иногда работа со «всемирной паутиной» без видимых причин замедляется. Одна из причин этого заключается в том, что в тот самый момент полоса пропускания канала провайдера оказывается перегруженной. Результат – явное замедление и возможные сбои в работе. Прежде чем дать определение понятию «полоса пропускания», воспользуемся примером, позволяющим любому человеку понять, о чем идет речь.

Представим себе автомобильную дорогу в небольшом провинциальном городке и в густонаселенном мегаполисе. В первом случае чаще всего она рассчитана на один или два потока машин, соответственно, ширина небольшая. А вот в крупных городах даже четырехполосным движением никого не удивишь. За одно и то же время количество машин, проехавших одинаковое расстояние по этим двум дорогам, существенно отличается. Оно зависит от двух характеристик – скорости движения и количества полос. В данном примере дорога – это канал связи, а машины представляют собой биты информации. В свою очередь каждая полоса – это линия связи.

Другими словами, полоса пропускания косвенно указывает, какое количество данных может быть передано по каналу связи за единицу времени. Чем этот параметр выше, тем комфортнее работа через такое соединение.

Если со скоростью передачи все очевидно (она возрастает с уменьшением задержек передачи сигнала), то термин «ширина полосы пропускания» немного более сложен. Как известно, чтобы сигнал мог передать информацию, он определенным образом преобразуется. Применительно к электронике это может быть частотная, амплитудная или смешанная модуляция. Однако одна из особенностей передачи заключается в том, что по одному и тому же проводнику одновременно могут быть переданы сразу несколько импульсов с разной частотой (в пределах общей полосы, пока искажения находятся в допустимых рамках). Эта возможность позволяет увеличить общую производительность работы линии связи без изменения задержек. Яркий пример сосуществования частот – это одновременный разговор нескольких человек с различным тембром. Хотя говорят все, но слова каждого вполне различимы.

Почему же при работе с сетью иногда наблюдается замедление? Все объясняется довольно просто:

- чем выше задержки, тем меньше скорость. Любые помехи прохождению сигнала (программные или физические) снижают быстродействие;

- часто поток данных включает в себя дополнительные биты, выполняющие дублирующие функции – так называемая «избыточность». Это необходимо для обеспечения работоспособности в условиях наличия помех на линии;

- достигнут физический предел проводящей среды, когда все допустимые диапазоны частот уже используются и при новых порциях данных они помещаются в очередь на отправку.

Для решения подобных проблем провайдеры применяют несколько различных подходов. Это может быть виртуализация, увеличивающая «ширину», но вносящая дополнительные задержки; увеличение канала за счет «лишних» проводящих сред и пр.

В цифровой технике иногда используется термин «бод». Фактически он означает количество бит данных, переданных за единицу времени. Во времена медленных линий связи (dial-up) 1 бод соответствовал 1 биту за 1 секунду. В дальнейшем, с ростом скоростей, «бод» перестал быть универсальным. Он мог означать 1, 2, 3 и более бит в секунду, что требовало отдельного указания, поэтому в настоящее время используется другая система, понятная каждому.

fb.ru