На трудном пути к стандарту

Еще до утверждения нового стандарта IEEE 802.11g на рынке появились соответствующие ему продукты. Скорость 54 Мбит/с и совместимость с предыдущими клиентами 11 Мбит/с — основное требование новой технологии беспроводных локальных сетей. На примере пяти различных беспроводных решений проекта стандарта 802.11g тестовая лаборатория LANline проверила, насколько оправданы обещания производительности и обратной совместимости со стандартом 802.11b.

В середине июня долгожданный стандарт IEEE 802.11g для беспроводных сетей в частотном диапазоне 2,4 ГГц с максимальной скоростью передачи данных 54 Мбит/с наконец-то был утвержден. Однако тестируемые нами продукты базировались лишь на проекте этого стандарта. Испытательный стенд (см. Рисунок 1) состоял из трех специализированных точек доступа (Artem, Belkin, Netgear), а также двух точек доступа с интегрированными маршрутизатором DSL и четырехпортовым коммутатором (Linksys и SMC). В шести сериях тестов (см. Таблицу) от a) до е) мы сосредоточились на радиосвойствах продуктов и не обращали внимания на прочую функциональность, к примеру на маршрутизатор DSL. Специальное разделение тестируемых кандидатов проведено по применяемым наборам микросхем WLAN. В основе решений для Belkin и Linsys лежит Broadcom, остальные производители доверяют Intersil.

Рисунок 1. Схема тестовой среды WLAN с двумя беспроводными клиентами и одной мобильной аналитической станцией для анализа трафика.

Устройство от Artem было предоставлено нам в виде досерийной модели и, соответственно, находилось вне конкуренции. Компания Belkin со своей стороны еще до утверждения стандарта — и очень своевременно для написания этой статьи — предложила для загрузки, по ее утверждению, «совпадающее со стандартным» программное обеспечение. В данном случае соответствующие результаты тестов дополнительно представлены для варианта проекта g (вторая строка для Belkin) и отдельно рассматриваются в тексте.

Кроме того, для описываемых измерений со стороны клиента 802.11g мы применяли соответствующие адаптеры того же производителя, что и точки доступа. Исключение удалось сделать лишь в случае решений на базе микросхем Broadcom: ради простоты использовались интегрированные в тестовые ноутбуки Dell Latitude D600 мини-адаптеры Dell Truemobile 1300 для шины PCI стандарта 11g. В соответствии с концепцией Broadcom «один драйвер», при этом использовался тот же драйвер, что и для соответствующих оригинальных карт Belkin и Linksys. Различные перекрестные тесты с разными адаптерами на базе микросхем Broadcom также не выявили существенных отличий в результатах.

ШПАГАТ МЕЖДУ СТАНДАРТАМИ

Основная задача разработчиков заключается в соблюдении требований к совместимости с узлами стандарта 802.11b в одной беспроводной сети. Клиенты стандартов b и g работают в одном частотном диапазоне. Клиенты стандарта b имеют максимальную номинальную пропускную способность в 11 Мбит/с и применяют метод дополняющей манипуляции кодом (Code Complementary Keying, CCK); клиенты g, в свою очередь, достигают скорости 54 Мбит/с, но используют уже ортогональное частотное мультиплексирование (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). Модулируемые при помощи OFDM радиопакеты для b-клиентов невидимы, однако g-клиенты в состоянии распознать пакеты ССК.

Доступ к среде в беспроводных сетях основан на методе «прослушивания перед передачей»: если эфир свободен, беспроводной узел может отправлять свой пакет данных. Но поскольку b-клиенты не могут «слышать» отправленные g-клиентами пакеты OFDM, то в случае сильной активности b-клиентов в одной и той же сети возникает множество конфликтов между пакетами, что ведет к заметному снижению пропускной способности. Предотвратить подобное развитие ситуации удается только при помощи специального защитного механизма, являющегося составной частью определения стандарта 802.11g: перед передачей пакета OFDM отправка короткого пакета «готовность к передаче» (Clear to Send, CTS) с модуляцией ССК обеспечивает предотвращение попыток передачи со стороны b-клиентов. Естественно, дополнительные издержки отражаются на достигаемой пропускной способности, что будет отмечено ниже.

ИЗМЕРЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ

В начале измерений в распоряжении имеется чистая и потому не имеющая побочных проблем беспроводная локальная сеть стандарта 802.11g. При нисходящей передаче данных (от проводной сети к беспроводной) в оптимальных условиях для прохождения сигнала пропускная способность всех кандидатов приблизительно равна и соответствует 19,1 — 20,6 Мбит/с (см. первый ряд таблицы измерений), т. е. по сравнению со стандартом 802.11b достигается примерно четырехкратное увеличение.

Если эти условия ухудшаются: к примеру, расстояние между клиентом и точкой доступа увеличивается (до 20 м), а на пути сигнала возникают типичные для офиса препятствия, стены или шкафы, то начинают проявляться первые различия (см. ряд измерений б). Теперь скорости передачи данных варьируются между 5,5 (Belkin) и 11,8 (Netgear) Мбит/с. Полный отказ, однако, произошел только в случае пары Artem из точки доступа и соответствующей платы адаптера. По всей вероятности, причиной послужило аппаратное обеспечение досерийной модели, поскольку она еще не была укомплектована окончательно принятым разработчиками набором микросхем Intersil.

В рядах измерений в) и г) (для нисходящей и восходящей передачи, соответственно) в качестве «нарушителя спокойствия» появляется дополнительный b-клиент. В обоих случаях он сообщает о себе точке доступа, однако потом во время измерений остается пассивным. По сравнению с рядом a), все решения в большей или меньшей степени демонстрируют значительное снижение реальной пропускной способности. Перед более детальным обсуждением этого явления следует отметить, что продукты от Belkin, Linksys и SMC предлагают рабочий режим «только g», в котором b-клиенты игнорируются и отключаются от беспроводных сетей. Поэтому b-клиенты «не мешают», и снижения производительности не происходит.

Относительно рядов измерений в) и г) следует отметить, что обе точки доступа с наборами микросхем Broadcom (Belkin и Linksys) показывают заметно лучшие результаты, чем остальные три системы с набором микросхем Intersil. В нисходящем направлении пропускная способность в 17 (Belkin) и 18 (Linksys) Мбит/с почти совпадает со «свободными от b-клиентов» максимальными значениями. Устройства на базе Intersil обеспечивают значения всего лишь между 11,1 и 14,4 Мбит/с.

Проверка функционирования при помощи нового анализатора WLAN Airopeek 2.0 NX от Wildpacket показала, что оба представителя Broadcom не позаботились о защитном механизме для b-клиентов. Пакеты CTS не генерируются ими, в то время как устройства на базе Intersil для предотвращения коллизий сообщают о каждом пакете ODFM посредством CTS. Этот факт объясняет существенные различия в производительности. И наоборот, отсутствие защитного механизма у представителей Broadcom означает, что интенсивная активность b-клиентов может привести к заметным коллизиям и тем самым вызвать снижение производительности. Правда, в ограниченной двумя клиентами тестовой среде мы не смогли подтвердить или опровергнуть влияние применяемого метода на коллизии. Во всяком случае заключительные ряды измерений д) и е), проведенные с одним дополнительным — и в этом случае уже активным — b-клиентом, не дают никаких оснований для такого вывода.

Однако в конечном счете и лагерь сторонников Broadcom не сможет по-прежнему игнорировать требования стандарта IEEE. Об этом свидетельствует, в частности, то, что незадолго до окончания теста компания Belkin выпустила «совпадающее со стандартным» программное обеспечение для своей точки доступа с соответствующими драйверами для клиента. Теперь точка доступа предлагает определенную возможность включать и отключать так называемую защиту. Фактически аппаратное обеспечение Broadcom при активированном механизме защиты работает с требуемыми пакетами CTS.

К сожалению, быстрый переход системы от Belkin путем обновления к стандарту IEEE нельзя принимать всерьез: пропускная способность в нисходящем направлении во всех тестах заметно ниже сравниваемых значений (к примеру, 8 Мбит/с для ряда а). Причина обнаружилась при помощи анализа WLAN: все пакеты данных размером более 256 байт сегментировались. Тестовый трафик для первичной передачи данных генерировал радиопакеты длиной 1544 байт. В процессе фрагментации создается большое количество дополнительных пакетов, следовательно, канал передачи оказывается сильно загружен. При активном b-клиенте (ряд измерений е) пропускная способность равнялась лишь 1,1 Мбит/с для g-клиента и 1 Мбит/с для b-клиента. Поскольку, очевидно, причина заключается в ошибке программистов, обновление системы Belkin в данной редакции не рекомендуется.

«ОБМАН» ТОРМОЖЕНИЯ 802.11В

Новое поколение WLAN обещает и другие преимущества. Так, к примеру, еще в стадии проекта стандарта 802.11g компании SMC продвигала программное обновление, на котором базируются опубликованные в статье результаты измерений. Как утверждается, с помощью этого обновления пропускная способность в «смешанных» беспроводных сетях b/g должна повыситься на 300%. К сожалению, производитель не предоставил более точной информации о том, в какой рабочей ситуации подобное повышение производительности вообще достижимо. В любом случае в наших тестах такого не наблюдается. И хотя беспроводное решение SMC показало достаточно хорошие результаты, значительное преимущество перед остальными конкурентами отчетливо видно лишь в ряду е) (восходящий трафик, g- и b-клиенты активны). Если причина — в методе ускорения, то не стоит забывать и о другой стороне медали: если g-клиент достигает скорости передачи данных 11,1 Мбит/с, то b-клиент должен довольствоваться 1,2 Мбит/с.

Prism Nitro — так поставщик микросхем и драйверов Intersil называет перераспределение «воздушного пространства», благодаря которому достигается повышение производительности оборудование SMC в пользу g-клиентов. Чтобы передать один и тот же объем данных, b-клиентам необходимо больше времени, чем g-клиентам, по причине умеренной скорости передачи. Для каждой серии «пакетов» g-сторона получает дополнительное время на передачу прочих данных, прежде чем b-сторона будет иметь возможности отослать новый пакет. Компания Artem также объявила о своем намерении внедрять технику Nitro.

Нечто сравнимое фракция Broadcom представляет под названием «турборежим». Этот вариант впервые появился в «совпадающем со стандартным» программным обеспечении от Belkin. Здесь снижение эффективности для стороны b в тесте с передачей в восходящем направлении было еще более заметным: 11,9 Мбит/с для g-клиента и прямо-таки бесполезные 0,4 Мбит/с для стороны b. Таким образом, администратору предстоит решать, отдать ли предпочтение g-стороне при минимальной поддержке b-клиентов или же добиться более уравновешенного распределения, правда, за счет g-клиентов.

Однако в отношении совместимости разработчикам предстоит решить еще ряд задач — в особенности в области специфических для каждой микросхемы расширений. Так, любая наша попытка осуществить доступ к точке доступа SMC с Intersil Nitro при помощи адаптера 11g на базе микросхем Broadcom и операционных систем Windows 2000 и ХР оканчивалась «синим экраном». Работу с точкой доступа от Artem с набором микросхем Intersil (без Nitro) и адаптерами Broadcom удалось наладить лишь на скорости 11 Мбит/с (режим 802.11b). Программное обеспечение Nitro от SMC оказалось достаточно капризным, когда b-клиенты, как в наших тестах, должны были устанавливать контакт с шифрованием WEP. С используемой в остальных измерениях принимающей станцией Lancom MC-56ab стандарта 11b это не удалось. Помогла лишь замена адаптера на другой (Ciscо Aironet 350 Series). Служба технической поддержки SMC подтвердила неправильное поведение своего продукта.

СРАВНЕНИЕ ПЯТИ СИСТЕМ

Досерийная модель компании Artem представляет собой многообещающее решение для профессионального применения. С двумя свободными мини-слотами PCI для беспроводных расширений, заменяемыми антеннами, прочными настенными креплениями, опциональной возможностью подачи энергии через Ethernet (Power over Ethernet), вторым портом Ethernet для дальнейшего каскадирования, а также обширнейшими программными опциями (см. таблицу 2) продукт рассчитан на самые требовательные проекты.

Рисунок 2. Внешне точки доступа 802.11g не отличаются от своих традиционных коллег.

Linksys со своей системой WRT54g (см. Рисунок 2) предлагает сбалансированное решение «все в одном» для рынка SOHO — с интегрированным четырехпортовым коммутатором и маршрутизатором глобальной сети, которому не хватает лишь обширной локализации (устройство поддерживает лишь 11 радиоканалов вместо 13). Жаль только, что прилагаемое программное обеспечение защиты (специальная редакция пакета Internet Security 2003 от Norton) представляет собой пробную версию с лицензией на 60 суток работы.

Интегрированное решение Barricade g 2,4GHz 54 Mbps Wireless Cable/DSL Broadband Router от SMC могло бы понравиться дополнительным контролем доступа к беспроводным локальным сетям на базе 802.1х и достаточно невысокой ценой. Однако проблемы с совместимостью, обнаруженные во время теста, должны насторожить.

Точка доступа от Netgear обращает на себя внимание не только благодаря элегантному закругленному дизайну, но и из-за отсутствия (осмелимся сказать, прискорбного) второй антенны, а также поддержки автоматического определения типа подключения (Auto-MDI-X) у порта Ethernet. Заинтересовать может хороший результат в удаленном тесте (ряд измерений б), но в остальных случаях система отстает от конкурентов. В функциональном плане устройство предлагает лишь самое необходимое.

Точка доступа 54g компании Belkin своим функциональным ассортиментом едва ли отличается от протестированного программного обеспечения производства Netgear. По результатам удаленного теста она дает явный промах со своими 5,5 Мбит/с. Последняя версия программного обеспечения 2.00.01 хоть и добавляет ей несколько положительных черт, в частности поддержку 802.1х/WPA и функций беспроводного моста, но для решения подобных задач жестко смонтированные стандартные антенны и небольшой радиус действия явно не подходят. Разработчикам в первую очередь следовало бы заняться очевидными недочетами нового ПО.

ДЛЯ НАЧАЛА НЕПЛОХО

Нетрудно заметить, что мир 802.11g достаточно подвижен, ведь стандарт только-только был утвержден. Пример Belkin показывает, что одно лишь «совпадение со стандартом» не может решить все проблемы. Поэтому применение протестированных нами решений 802.11g за пределами домашних рабочих мест — в крупных проектах — должно быть тщательно взвешено. До тех пор пока консорциум Wi-Fi не подтвердит результаты тестов на совместимость и не поставит своей «печати» на стандартные продукты 802.11g, никто не застрахован от неприятных сюрпризов.

? AWi Verlag