Пропускна здатність бездротових мереж - бездротові мережі передачі даних

Швидкість бездротової мережі залежить від декількох факторів.

Продуктивність бездротових локальних мереж визначається тим, який стандарт Wi-Fi вони підтримують. Максимальну пропускну здатність можуть запропонувати мережі, що підтримують стандарт 802.11n - до 600 Мбіт / сек (при використанні MIMO). Пропускна здатність мереж, що підтримують стандарт 802.11a або 802.11g, може скласти до 54 Мбіт / сек. (Порівняйте зі стандартними провідними мережами Ethernet, пропускна здатність яких становить 100 або 1000 Мбіт / сек.)

На практиці, навіть при максимально можливому рівні сигналу продуктивність Wi-Fi мереж ніколи не досягає зазначеного вище теоретичного максимуму. Наприклад, швидкість мереж, що підтримують стандарт 802.11b, зазвичай складає не більше 50% їх теоретичного максимуму, т. Е. Приблизно 5.5 Мбіт / сек. Відповідно, швидкість мереж, що підтримують стандарт 802.11a або 802.11g, зазвичай складає не більше 20 Мбіт / сек. Причинами невідповідності теорії і практики є надмірність кодування протоколу, перешкоди в сигналі, а також зміна відстані Хеммінга зі зміною відстані між приймачем і передавачем. Крім того, чим більше пристроїв в мережі одночасно беруть участь в обміні даними, тим пропорційно нижче пропускна здатність мережі в розрахунку на кожен пристрій, що природним чином обмежує кількість пристроїв, яке має сенс підключати до однієї точки доступу або роутера (інше обмеження може бути викликано особливостями роботи вбудованого DHCP-сервера, у пристроїв з нашого асортименту підсумкова цифра знаходилася в діапазоні від 26 до 255 пристроїв).

Ряд виробників випустили пристрої, з підтримкою фірмових розширень протоколів 802.11b і 802.11g, з теоретичної максимальної швидкістю роботи 22Мбіт / сек і 108Мбіт / сек відповідно, однак радикальної прибавки в швидкості в порівнянні з роботою на стандартних протоколах в даний момент від них не спостерігається.

Крім того, швидкість роботи будь-якої пари пристроїв істотно падає зі зменшенням рівня сигналу, тому часто найбільш ефективним засобом підняття швидкості для віддалених пристроїв є застосування антен з великим коефіцієнтом посилення.

Ефір - і, відповідно, радіоканал - як середовище передачі існує лише в єдиному екземплярі і поводиться так само, як раніше концентратор в мережі Ethernet: при спробі передачі даних декількома сторонами одночасно сигнали заважають один одному. Тому стандартами WLAN передбачається, що перед передачею станція перевіряє, чи вільна середу. Однак це аж ніяк не виключає ситуацію, коли дві станції одночасно ідентифікують середу як вільну і починають передачу. У «разделяемом» Ethernet відповідний ефект називається колізією.

У провідної мережі відправники можуть розпізнати колізії вже в процесі передачі, перервати її і повторити спробу після випадкового інтервалу часу. Однак в радіомережі таких заходів недостатньо. Тому 802.11 вводить «пакет підтвердження» (ACK), який одержувач передає назад відправнику; на цю процедуру відводиться додатковий час очікування. Якщо скласти всі передбачені протоколом періоди очікування - короткі міжкадрового інтервали (Short Inter Frame Space,

SIFS) і розподілені міжкадрового інтервали функції розподіленої координації (Distributed Coordination Function Inter Frame Space, DIFS) для бездротової мережі стандарту 802.11а, то накладні витрати становлять 50 мкс на пакет (див. Малюнок 1).

Малюнок 1. Якщо станція WLAN збирається почати передачу і знаходить середу зайнятої, то їй доведеться почекати деякий час. Доступ до середовища регулюється за допомогою «міжкадрових інтервалів» різної довжини (DIFS і SIFS)

Крім цього, при обчисленні витрат слід врахувати, що кожен пакет даних містить не тільки корисні дані, але і необхідні заголовки для багатьох протокольних рівнів (див. Малюнок 2). У разі пакета довжиною 1500 байт, що передається за стандартом 802.11 зі швидкістю 54 Мбіт / с, з'являються «зайві» 64 байт з витратами в 20 мкс. Пакет АСК обробляється фізичним рівнем так само, як і пакет даних, в ньому відсутні лише частини від порядкового номера до контрольної суми. До того ж заголовок укорочений, тому для пакета АСК необхідно всього 24 мкс.

В цілому передача 1500 байт корисного навантаження зі швидкістю 54 Мбіт / с займає 325 мкс, тому фактична швидкість передачі становить 37 Мбіт / с.

З урахуванням витрат на ТСР / IP (ще 40 байт на пакет, пакети підтвердження TCP) і повторів через збої в передачі досягається на практиці швидкість буде дорівнює 25 Мбіт / с - таке ж співвідношення значень номінальної / фактичної швидкостей виходить і при використанні 802.11b (від 5 до 6 при 11 Мбіт / с).

Для 802.11g, спадкоємця 11b, принцип роботи якого мало чим відрізняється від 802.11а, вимога сумісності з IEEE 802.11b може привести до того, що швидкість передачі виявиться ще менше. Проблема виникає, коли в діалог двох станцій 11g може втрутитися карта 802.11b: остання не здатна розпізнати, що навколишнє середовище в даний момент зайнята, оскільки в 802.11g використовується відмінний від 11b метод модуляції.

Схожі статті