Тесты оборудования draft-802.11n MIMO. Часть I – THG.RU

Введение

Принятия стандарта 802.11n ждут многие пользователи. Но, как и в случае с 802.11g, на рынке уже стали появляться продукты на основе “черновой” версии стандарта 802.11n. Как к ним относиться? Стоит ли покупать? Будет ли оборудование draft-802.11n работать со стандартом 802.11n, когда он будет принят? Давайте попробуем разобраться.

До сих пор большинство обозревателей и специалистов рекомендуют воздерживаться от покупки оборудования draft-802.11n. Если это всё, что вы желаете знать, то можете дальше не читать эту статью. Если же хотите узнать о том, сколько правды содержится в словах производителей, касающихся скорости и радиуса действия оборудования draft-802.11n, то вы попали по нужному адресу.

Для тестов маршрутизаторов draft-802.11n и адаптеров CardBus мы использовали платформу Azimuth Systems W-Series WLAN Test Platform, которая позволяет получить результаты скорости и расстояния. Кроме того, мы проверили, как ведут себя устройства при наличии рядом сетей 802.11g, и стало ли их поведение лучше, чем у маршрутизатора Netgear RangeMax 240, который мы протестировали ранее. Результаты оказались довольно интересны и заставляют по-новому посмотреть на производителей чипов draft-11n и производителей потребительского оборудования, выпускающих эти “полуфабрикаты”.

Оборудование

В нашем тестировании принимали участие два маршрутизатора на базе чипсета Broadcom Intensi-fi и один – на основе Marvell TopDog. И хотя Airgo решила не участвовать в гонке draft-802.11n, мы всё же включили в тестирование её продукт на основе чипа Airgo третьего поколения (Gen 3) с заявленными характеристиками скорости, близкими к draft-11n. Изначально мы включили этот маршрутизатор, чтобы оценить, как он будет работать с беспроводными сетями старых стандартов. Но мы также провели для него и тесты пропускной способности. И, надо сказать, были приятно удивлены полученными результатами (ниже вы увидите, почему).

В следующей части материала мы рассмотрим продукты на базе Atheros xspaN.

В маршрутизаторе Linksys WRT300N Wireless-N Broadband Router и адаптере WPC300N Notebook Adapter использовался чипсет Broadcom Intensi-fi.

Рис. 1. Маршрутизатор Linksys WRT300N Wireless-N Broadband Router.

Чипсет Broadcom Intensi-fi использовался и в маршрутизаторе Buffalo WZR-G300N AirStation N-Finiti, и адаптере WLI-CB-G300N.

Рис. 2. Маршрутизатор Buffalo WZR-G300N AirStation N-Finiti.

Чипсет Marvell TopDog был представлен маршрутизатором Netgear WNR854T RangeMax Next Wireless Router – Gigabit Edition и адаптером WN511T Notebook Adapter

Рис. 3. Netgear WNR854T RangeMax Next Wireless Router – Gigabit Edition.

Маршрутизатор Netgear WPNT834 RangeMax 240 Wireless Router и адаптер WPNT511 Notebook Adapter выполнены на базе чипсета Airgo Gen 3.

Рис. 4. Маршрутизатор Netgear WPNT834 RangeMax 240 Wireless Router.

Мы постарались избежать специальных поставок устройств, поэтому всё оборудование купили в обычных интернет-магазинах.

Внутреннее строение

Мы сделали несколько снимков внутреннего строения маршрутизаторов, тем более, что для тестирования нам нужно было добраться до антенных разъёмов, открыв корпус. На рис. 5 показана плата маршрутизатора Buffalo, выполненного на базе процессора Broadcom BCM4704, содержащая чип коммутатора BCM5325 10/100, 4 Мбайт флэш-памяти и 16 Мбайт ОЗУ. Радиомодуль сделан в виде достаточно большой платы mini-PCI, установленной в слот основной платы.

Рис. 5. Плата Buffalo WZR-G300N. Нажмите на картинку для увеличения.

Плата Netgear WNR854T показана на рис. 6. К сожалению, процессор и чип коммутатора закрыты радиаторами, однако, как нам удалось узнать на страницах сайта Marvell TopDog, здесь используется процессор 88W8360. Маршрутизатор несёт на себе 8 Мбайт флэш-памяти и 16 Мбайт ОЗУ, завершает картину mini-PCI-плата с радиомодулем.

Рис. 6. Плата Netgear WNR854T. Нажмите на картинку для увеличения.

На рис. 7 показана плата маршрутизатора Linksys WRT300N. Как видно, большая её часть скрыта под металлическим кожухом. Кстати, дизайн Linksys отличается от дизайна Buffalo, и в качестве радиомодуля используется адаптер CardBus; возможно, такой же, как у WPC-300N.

Рис 7. Плата Linksys WRT-300N. Нажмите на картинку для увеличения.

Тестирование скорости на различном расстоянии

Производители беспроводного сетевого оборудования в рекламных материалах своих продуктов всегда делают пометки о том, что “скорость и дальность работы сети может зависеть от множества факторов”. Такие напоминания призваны защитить производителей от обвинений во лжи и отражают сущность природы радиопередачи, то есть сильную зависимость скорости от внешних условий.

Большинство производителей проводят те же тесты что и обозреватели: устанавливают точку доступа и затем перемещают ноутбук в различные места, где измеряют скорость, используя для этого постоянный поток. Встречаются вариации, например, с вращающимися столами, что даёт возможность оценить эффект от позиционирования антенны. Производители обычно проводят тесты в нескольких местах, некоторые в домах сотрудников, некоторые в арендованных зданиях.

Так или иначе, сравнивать результаты двух тестов, проведённых в различных условиях, бессмысленно. Пусть даже вы будете аккуратно соблюдать методику и тестовую конфигурацию. Всё равно тестирование зависит от окружающих условий.

Чтобы измерить скорость работы беспроводного оборудования в идеальных условиях, необходимо следующее:

• отсутствие помех;
• возможность снижения уровня сигнала (создание препятствий) между точкой доступа (или маршрутизатором) и беспроводным клиентом, с небольшим шагом.

Первый пункт предполагает, что в зоне тестирования частотный диапазон используется лишь одним продуктом, второй – возможность имитации увеличения расстояния между точкой доступа и клиентом.

В идеальном случае в результате тестирования мы получим график скорости/расстояния, похожий на тот, что взят из рекламного материала маршрутизатора Buffalo AirStation Turbo G High Power Wireless Smart Router (рис. 8).

Рис. 8. График из материалов Buffalo.

По оси ординат показана пропускная способность в Мбит/с, по оси абсцисс – расстояние в футах. Buffalo была слишком оптимистична, публикуя такой график, поскольку большинство других производителей придерживаются более скромных схем. На рис. 9 показана схема из рекламных материалов Linksys Wireless-N, но на ней не указана реальная пропускная способность.

Рис. 9. Красивая, но бесполезная картинка (от Linksys).

Методика тестирования

Наши тесты беспроводной сети всегда выполнялись в предопределённых местоположениях. Когда представители Azimuth предложили воспользоваться для тестирования draft-11n их системой, мы решили опробовать новую методику.

Azimuth предлагает поместить точку доступа и беспроводного клиента в специальные “радионепроницаемые” (RadioProof^TM) корпуса. Эти корпуса бывают разных размеров, с разным количеством и типом портов, обычно они обеспечивают изоляцию 90 дБ для диапазона от 1 до 6 ГГц. Для повышения точности тестирования питание оборудования подаётся через специальные фильтры, подключение LAN также фильтруется, что позволяет избежать “утечки” сигнала. Поместив тестируемые устройства в такие корпуса, можно исключить проблему помех соседних сетей и другого оборудования.

После того, как устройства установлены в корпуса, к ним вместо штатных антенн подключаются специальные радио-модули, позволяющие снижать уровень сигнала, с диапазоном в 60 дБ. Такое решение позволяет моделировать различные расстояния передачи. Радио-модули подключаются к тестируемым маршрутизаторам и сетевым картам через три кабеля, как показано ниже на рис. 10 и 11. В каждом случае подключение выполнялось между соответствующими по расположению антеннами (левая к левой, средняя к средней, правая к правой).

На рис. 10 показано подключение Linksys WRT-300N в одном из тестовых корпусов. Как видно, красный и серый кабели Ethernet подключены к двум портам LAN. К сожалению, у маршрутизаторов на основе чипсета Broadcom нет гигабитных портов Ethernet. Поэтому в некоторых тестах мы использовали ту же методику с двумя клиентами Fast Ethernet 100 Мбит/с, что и в тестах RangeMax 240. Подобное решение позволяет обойти ограничение скорости в 100 Мбит/с на порт LAN для тестирования, как предполагается, более быстрой беспроводной сети.

Рис. 10. Маршрутизатор Linksys в тестовом корпусе. Нажмите на картинку для увеличения.

На рис. 11 показан адаптер Linksys WPC-300N в ноутбуке IBM/Lenovo T42 ThinkPad на базе процессора 1,7 ГГц Pentium M с 512 Мбайт ОЗУ. На ноутбуке установлена ОС WinXP Pro SP2 и клиентское ПО Azimuth.

Рис. 11. Адаптер Linksys. Нажмите на картинку для увеличения.

Ниже приведена таблица с версиями прошивок протестированного оборудования.

Всё оборудование мы тестировали с последними версиями ПО, доступными на сайтах производителей. Отметим, что нам пришлось обновить лишь маршрутизаторы Linksys WRT300N и Netgear RangeMax 240. Остановимся также на ситуации с Buffalo. После проведения тестов при помощи Azimuth мы получили тестовые экземпляры оборудования непосредственно от Buffalo. Мы заметили, что драйвер 4.80.17.0, записанный на CD был новее, чем 4.80.9.0, который был в комплекте с купленным адаптером. Однако, посетив сайт, мы так и не смогли найти этой версии драйвера.

Мы написали об этом в Buffalo и получили ответ, что новая версия драйвера доступна на дисках, а также её можно получить, обратившись в службу поддержки. Тем не менее, Buffalo обещала разместить новые версии драйвера на сайте и вскоре так и сделала.

Результаты тестирования

Идеальные условия

Для каждой пары после её подключения к Azimuth мы запускали скрипт пропускной способности IxChariot throughput.scr для TCP/IP с размером файла 1 000 000 байт вместо 100 000 по умолчанию. Мы проводили отдельные тесты для входящего и исходящего потока, и, как сказано выше, если маршрутизатор не поддерживал гигабитный Ethernet, мы проводили тесты для двух проводных клиентов. Для определения максимальной скорости каждой из пар мы запустили тест входящего и исходящего потока (одновременно) при затухании 0 дБ.

Примечание. Сигнал между точкой доступа и клиентом, расположенными на расстоянии около полутора метров друг от друга без преград, имеет затухание около 40 dB.

Конечно, Azimuth тоже имеет некоторое затухание, несмотря на использование прямого кабельного подключения. Но оно относительно невелико, даже приходится его искусственно увеличивать, чтобы избежать перегрузки приёмной части. В нашей тестовой конфигурации мы установили уровень нулевого затухания в 44 дБ, и все остальные значения затухания измеряли относительно него. То есть, там, где указано 0 дБ, на самом деле 44 дБ.

Рис. 12. Buffalo WZR-G300N AirStation N-Finiti 0 дБ. Входящий/исходящий поток. Нажмите на картинку для увеличения.

На рис. 12 и 13 показаны графики максимальной скорости для Buffalo WZR-G300N AirStation N-Finiti и Linksys WRT300N Wireless-N Broadband Router. Хотя оба они используют решение Broadcom Intensi-fi, в случае Buffalo средняя скорость составила лишь 86 Мбит/с, тогда как Linksys перешагнул отметку 100 Мбит/с для входящего и исходящего трафика и показал результат в 101 Мбит/с.

Рис. 13. Linksys WRT300N Wireless-N Broadband Router, 0 дБ. Входящий/исходящий поток. Нажмите на картинку для увеличения.

Пара с маршрутизатором Netgear WNR854T RangeMax Next Wireless Router – Gigabit Edition также перешагнула 100-мегабитную отметку и показала результат 100,2 Мбит/с. Отметим, что решения на базе Marvell TopDog показали гораздо более сильные колебания пропускной способности, чем Broadcom Intensi-fi.

Рис. 14. Netgear WNR854T RangeMax Next Wireless Router – Gigabit Edition, 0 дБ. Входящий/исходящий поток. Нажмите на картинку для увеличения.

Мы также протестировали комплект RangeMax 240 на базе Airgo Gen 3, чтобы узнать, как соотносятся результаты испытаний в реальных условиях, проведённых нами ранее, с испытаниями в корпусах Azimuth.

Рис. 15. Netgear RangeMax 240, 0 дБ. Входящий/исходящий поток. Нажмите на картинку для увеличения.

Отметим, что результаты RangeMax 240 нельзя напрямую сравнивать с предыдущим тестированием, поскольку сейчас (рис. 15) использовалась более новая версия прошивки. Также в предыдущем тестировании показаны результаты скорости входящего потока для двух проводных клиентов, а не суммарная скорость входящего/исходящего для одного клиента. Так или иначе, в этот раз RangeMax 240 показал результат средней пропускной способности 93 Мбит/с.

Зависимость скорости входящего потока от расстояния

Что более всего нам понравилось в Azimuth, так это возможность автоматического тестирования скорости/расстояния при шаге затухания сигнала в 1 дБ. Представьте, что расстояние между точкой доступа и клиентом меняется с небольшим шагом, и при этом не возникает проблем с соседними сетями, микроволновыми печами и прочим СВЧ-оборудованием. Такие результаты позволяют узнать поведение оборудования без влияния внешних эффектов.

Чтобы показать результаты более компактно, мы объединили их в несколько весьма интересных графиков. На рис. 16 показано сравнение Airgo Gen 3, Broadcom Intensi-fi и Marvell TopDog при входящем трафике в зависимости от расстояния для продуктов Netgear RangeMax 240, Linksys WRT300N Wireless-N и Netgear WNR854T RangeMax Next Wireless Router – Gigabit Edition, соответственно. Следует учитывать, что графики показывают скорость одного потока данных, поэтому вы не увидите те значения максимальной скорости, какие мы получили ранее при помощи IxChariot (для входящего/исходящего потоков). Посмотрим, что будет происходить при пошаговом снижении уровня сигнала.

Как видно, на графике нет результата для Buffalo WZR-G300N AirStation N-Finiti. Это связано с тем, что мы так и не смогли получить надёжный входящий поток: между картой и точкой доступа пропадала связь при затухании где-то 60 -70 дБ.

Рис. 16. Зависимость скорости входящего потока от расстояния. Нажмите на картинку для увеличения.

По рис. 16 можно сделать следующие выводы.

• Linksys WRT300N Wireless-N не смог перейти на скорость 802.11g. Это же подтвердилось и на рис. 17, где показана скорость передачи данных с клиентской утилиты адаптера Linksys.

Рис. 17. Linksys WRT300N Wireless-N. Зависимость скорости от расстояния. Нажмите на картинку для увеличения.

• Как продукты на базе Marvell, так и продукты на базе Broadcom достаточно быстро, в сравнении с Airgo Gen 3, снижают скорость.
• Продукты на базе Marvell показались нам более приспособленными к работе в сложных условиях, они могут переключаться не только на 802.11g, но и на 11b, как показано на рис. 18.

Рис. 18. Netgear WNR854T RangeMax Next Wireless Router – Gigabit Edition. Зависимость скорости от расстояния. Нажмите на картинку для увеличения.

Зависимость скорости исходящего потока от расстояния

Сразу отметим, что в этой серии тестов мы смогли заставить работать Buffalo WZR-G300N AirStation N-Finiti, так что результаты мы включили в график на рис. 19. Как видно, Buffalo сдался практически сразу после снижения скорости. Хотя драйвер Buffalo неизменно показывал скорость 270 Мбит/с, по графику изменение скорости всё же было.

Рис. 19. Зависимость скорости исходящего потока от расстояния. Нажмите на картинку для увеличения.

Те же выводы по результатам тестов для входящего потока относятся и к исходящему потоку. В результате пара RangeMax 240/Airgo Gen 3 показала лучшую зависимость скорости от расстояния, чем любой из draft-11n маршрутизаторов.

Смог ли draft-11n обойти 11g?

Поскольку в нашем распоряжении была точка доступа и адаптер 11g, мы решили тоже протестировать их при помощи Azimuth и сравнить результаты с полученными для draft-11n и Airgo Gen 3. Рис. 20 многое говорит о текущем состоянии дел с продуктами draft-11n на базе чипсетов Broadcom и Marvell.

Рис. 20. Зависимость скорости исходящего потока от расстояния, включая 802.11g. Нажмите на картинку для увеличения.

В тестировании в качестве продуктов 802.11g приняли участие точка доступа из линейки Cisco 1200 (Air-1232AG-A-K9) и адаптер AIR-CB21AG-A-K9. График “Cisco 11g” на рис. 20 отражает среднее значение 20 запусков, которые мы провели ночью, чтобы проверить повторяемость результатов Azimuth. На рис. 21 показан общий график для 20 запусков. Как видим, повторяемость результатов намного лучше, чем в случае тестирования на открытом воздухе.

Рис. 21. Стабильный результат Cisco 11g. Нажмите на картинку для увеличения.

Заключение

Мы допускаем, что методику нашего тестирования нельзя назвать идеальной для оборудования MIMO, поскольку система Azimuth, которой мы пользовались, не может имитировать многолучевое распространение сигнала MIMO.

В результате нельзя сказать, что результаты тестов на сто процентов объективны, но и могут ли быть объективны результаты тестирования оборудования WLAN? Тем не менее, наше тестирование поставило всех участников в равные условия, и эти условия были максимально приближены к идеальным. Во время тестирования мы получали повторяющиеся результаты, а это, в свою очередь, позволило глубже взглянуть на характеристики производительности продуктов. Другие методики и близко к этому не подходят.

Что можно сказать в заключение? Судя по протестированным продуктам, лучше пока подождать и не покупать оборудование draft-802.11n. Подождать, пока снизятся цены, появятся более стабильные прошивки и драйверы. Кроме того, никто не может дать гарантию, что продукты draft-802.11n можно будет обновить до поддержки стандарта 802.11n, когда он будет принят. А теперь ещё мы видим, что оборудование draft-802.11n ведёт себя ничуть не лучше 802.11g при слабом сигнале. Вспомните ситуацию с 802.11g, насколько долго пришлось ждать стабильных решений после выхода первого оборудования draft-802.11g.

Кстати, наша рекомендация охватывает и продукты на чипсете Airgo Gen 3, у которого так и осталась проблема “плохого соседа” с оборудованием 11b и g, использующим шестой частотный канал.

Во второй части нашей статьи мы рассмотрим взаимодействие между собой разного оборудования, а также влияние соседних WLAN.

Обсудить статью в форуме THG.ru

Перейти к продолжению статьи

В следующей таблице приведены цены беспроводного оборудования на момент выхода статьи, а также ссылки на price.ru, где вы всегда сможете посмотреть актуальные цены.