Kecepatan Wi-Fi nyata (di perusahaan)

Hype yang sedang berlangsung di sekitar kecepatan Wi-Fi gigabit standar modern memprovokasi para insinyur untuk mengklarifikasi topik ini dengan cara yang dapat dimengerti untuk semua orang.
Apa yang ingin dicoba oleh para pemasar? Apa yang dikatakan para insinyur? Dimana kebenarannya?
Seperti biasa, di suatu tempat di dekatnya. Bandwidth apa yang diharapkan dalam kondisi nyata dan mengapa - Anda akan menemukan jawabannya di artikel ini. Jika Anda tidak punya waktu untuk membaca sama sekali, tetapi Anda ingin tahu angka ajaib - 75 Mbit / s untuk jalur akses dual-band, untuk semua . Siapa yang peduli dengan detailnya, baca terus.



Artikel ini didasarkan pada Wi-Fi Throughput dari Devin Akin, yang telah membahas topik jaringan nirkabel selama lebih dari 20 tahun dan juga merupakan salah satu pendiri program pendidikan CWNP (alias CWNE # 1).
Saya hanya bertanya kepadanya apakah artikelnya dapat diterjemahkan, dan dia segera menjawab: "Ya, saya akan senang".

Saya, pada gilirannya, senang dengan komunitas terbuka insinyur Wi-Fi. Jadi ayo pergi.

Apa yang diharapkan dari 20 MHz?

Pertama, Anda perlu memahami apa yang dapat Anda harapkan dari saluran lebar 20 MHz dengan rentang standar perangkat klien. Tiba-tiba, siapa yang tidak tahu, SS (Spatial Stream) adalah Spatial Stream (PP). Dipahami dari teknologi multiplexing spasial atau MIMO, yang muncul kembali pada 802.11n dan telah senang dengan peningkatan kecepatan hampir 10 tahun karena transmisi simultan beberapa PC secara bersamaan. Artikel yang sangat bagus tentang topik MIMO ditulis oleh Andrey Kuznetsov, terima kasih untuk bahasa yang bisa dimengerti.
Untuk bekerja dengan beberapa PC, jalur akses atau klien perlu memiliki beberapa transceiver dengan antena di papan (dua digit pertama dalam karakteristik, misalnya 2 × 2: 2, katakan tentang mereka, dengan semua overhead energi.

Di bawah ini adalah grafis hebat dari Andrew Von Nagy .



Dalam gambar ini, dengan semua klien 1 × 1: 1, yang masing-masing mentransmisikan aliran 3 Mbit / detik, airtime saluran murni 20 MHz jenuh. Saat memanfaatkan saluran dengan urutan 75-80%, saturasi penuh terjadi. Akibatnya, total bandwidth saluran adalah sekitar 30 Mbit / dt atau total 10 perangkat per 1 AP (Titik Akses).
Jika semua klien dapat bekerja dengan 2pp (2 × 2: 2), maka ada peluang untuk mendapatkan total bandwidth sekitar 65 Mbit / s dan 21 perangkat pada saat bersamaan, tidak buruk, bukan?

Apa yang beristirahat dari bandwidth?

Penting untuk dicatat bahwa kami dapat mengubah jumlah klien dan throughput per klien, tetapi kami akan selalu bersandar pada pembatasan karena saturasi airtime (saturasi airtime). Sebagai contoh, jika setiap perangkat yang terhubung ke AP membutuhkan 2 Mbps dan mereka single-threaded (1 PP), maka saya akan menerima maksimal 15 perangkat yang bekerja secara bersamaan sampai saya mencapai saturasi pada 30 Mbps (2 × 15 = 30). Matematika yang sama akan dengan klien 2pp, dengan 32-33 klien pada kecepatan 2 Mbit / s kami mengalami kejenuhan pada kecepatan total 65 Mbit / s.

Rasio pelanggan yang dapat diprediksi dengan baik di jaringan modern adalah 2/3 1PP hingga 1/3 2PP. Klien dengan 3pp (seperti MacBook Pro) kurang dari 1%. Mengetahui rasio ini, kita dapat mengharapkan bahwa rata-rata AP dengan saluran bebas (dari interferensi dan tetangga) akan mencapai saturasi sekitar 45 Mbps.

Jika ada 2 modul radio dalam AP, masing-masing beroperasi pada frekuensinya sendiri, bebas dari gangguan (ACI, CCI, interferensi non-Wi-Fi), yaitu, ada peluang untuk mendapatkan total 90 Mbps per 1 AP. Pada kenyataannya, Wi-Fi Anda dan tetangga Anda memengaruhi sedemikian rupa sehingga pada pita 2,4 GHz, mendapatkan 30 Mbps alih-alih 45 adalah sebuah keberuntungan.

Dengan demikian, total throughput AP apa pun dengan dua modul radio dalam kondisi nyata adalah 75 Mbit / s (untuk semua klien yang terhubung dengannya).

[Catatan Penerjemah]: dari sudut pandang penggunaan efisien spektrum Wi-Fi, itu adalah teknologi yang sangat tidak efisien, karena pada awalnya mengasumsikan akses kompetitif ke lingkungan untuk perangkat beraneka ragam dalam jangkauan publik. Untuk kejelasan, Anda bisa membawa gambar seperti itu.

Pemasar dan tenaga penjualan

Tentu saja, orang-orang dari departemen pemasaran mungkin tidak memahami perbedaan antara kecepatan koneksi (kecepatan data) dan bandwidth saluran setengah dupleks. Mereka juga mungkin ingin Anda mempertimbangkan hanya kondisi ideal, dari sudut pandang sinyal radio, di mana matematika terlihat seperti ini:

• TD dengan dua modul radio 5 GHz
• 80 MHz saluran (yang jarang, jika pernah, digunakan di Perusahaan) dan 1.3 Gb / s
• 1 MacBook Pro (3 × 3: 3) terhubung ke setiap radio AP. (hanya 2 laptop)
• Kedua laptop mengunduh file besar, sementara sepenuhnya memanfaatkan agregasi (A-MPDU + A-MSDU dengan BlockAck besar)
• Spektrumnya sangat jelas (tidak ada ACI, tidak ada CCI, tidak ada sinyal lain). (Mimpi, mimpi ..)
• NAS atau server file dengan SSD on board terhubung oleh antarmuka 10G ke jaringan inti.
• Fitur intensif sumber daya dinonaktifkan pada AP, tidak ada masalah dengan memuat CPU. (Ini sangat mungkin)
• Driver, baik klien dan AP, dioptimalkan dengan sempurna untuk bandwidth.

Dan Anda ditawari untuk membeli switch dengan MGIG?

Dalam skenario yang sangat tidak realistis, masing-masing dari dua klien terhubung pada 1,3 Gb / s dan memiliki throughput 650 Mbit / s, yang tanpa adanya gangguan akan menghasilkan 1,3 Gb / s pada AP. Dengan menggunakan skenario gila ini, tenaga penjualan diyakinkan untuk membeli sakelar dengan port 2,5 Gb / s.

Dengan dual-band 11ac / n APs, dalam skenario yang dimuat perusahaan di mana saluran 20 MHz digunakan untuk meminimalkan pertentangan dari AP Anda dan tetangga semaksimal mungkin, Anda dapat berharap bahwa saturasi udara dari kedua modul radio akan datang sebelum Anda mengalami Bandwidth port 100 Mbps. Ingat bahwa frame kontrol dan manajemen memiliki banyak overhead (overhead) dan sebagian besar frame yang membawa data memiliki ukuran sekitar 256 byte, yang juga berdampak negatif terhadap throughput.

Tiga jenis pertengkaran negatif (tidak termasuk ACI dan interferensi non-Wi-Fi) dapat disebut Intra-BSS, Inter-BSS, dan Client-to-Client. Jaringan Anda mungkin memiliki lebih banyak pertengkaran dari yang Anda pikirkan, terutama jika Anda belum menghabiskan waktu merancang jaringan dan mengujinya. Contention sangat membatasi bandwidth.



Ketika seseorang dari vendor atau rekannya menyarankan bahwa Anda membutuhkan lebih dari 1 Gb / s port di AP, Anda harus bertanya kepadanya sebagai berikut:

• Tolong jelaskan logika perhitungan Anda, yang menurutnya Anda berasumsi bahwa perangkat klien atau sekelompok perangkat tersebut dapat mencapai kecepatan 1 Gbit / dtk.

1. Hati-hati karena mereka akan berbicara tentang kecepatan data, bukan bandwidth
2. Berhati-hatilah karena mereka akan meyakinkan Anda bahwa saluran 80 MHz (atau bahkan 160) bagus. Waspadalah juga terhadap kebenaran setengah-setengah bahwa saluran lebar akan memberi Anda lebih banyak kecepatan saluran, yang akan memberi lebih sedikit beban eter dan meningkatkan kapasitas. Ini sebuah kesalahan.
3. Berhati-hatilah karena mereka akan meyakinkan Anda bahwa MU-MIMO baik. Dalam praktiknya, ini tidak banyak berguna.

• Tolong tunjukkan saya data dari jaringan salah satu pelanggan Anda yang membeli switch dengan port 2,5 Gb / s (atau lebih) di mana dapat dilihat bahwa lalu lintas ke AP melebihi nilai 1 Gb / s lebih dari 15 menit (yang juga tidak mungkin).

Apakah 802.11n lama hidup?

Jika saya merancang, mengkonfigurasi dan menguji infrastruktur Wi-Fi 11n 2 × 2: 2 dual-band sekarang, di mana AP memiliki 100 Mbps uplink, 95% perusahaan berpikir bahwa jaringan ini adalah yang paling indah yang pernah mereka lihat. Saya sendiri lebih suka jaringan low-end, 2 × 2: 2, 11n yang dibangun dengan benar hingga 99% dari jaringan 11ac Wave2 yang dibangun dengan buruk yang ada saat ini. [Catatan Penerjemah]: 11ac points baru memiliki sejumlah besar teknologi yang memungkinkan Anda membangun apa yang disebut jaringan HD atau kepadatan tinggi, tetapi kami selalu menghadapi fisika dan matematika. RxSOP yang sama adalah hal terakhir yang harus disetel ...

Bagaimana dengan 11ax?

Arsen Bandurian sudah memberi tahu apa yang tidak boleh Anda harapkan dari 802.11ax menceritakan kembali artikel dari Devin Akin yang sama. Tapi topik ini layak diangkat lagi.

Hype telah dimulai, vendor mulai mengeluarkan TDs, meskipun standar belum disetujui (diharapkan pada akhir 2019).
Menggunakan saluran lebar sangat tidak efisien dalam kondisi nyata, seperti yang Anda lihat pada gambar di bawah ini. Melihat saluran 11ac 42 (36 adalah saluran utama), terlihat dari kiri bawah bahwa saluran utama terbunuh, dan saluran kedua hampir tidak digunakan. Ini karena 75% lalu lintas Wi-Fi adalah data manajemen, kontrol, dan lawas, dan semuanya ditransmisikan hanya pada saluran utama.



Juga, sebagian besar pelanggan sekarang adalah 11n , sehingga 40 MHz kedua dari saluran 80 MHz sebagian besar tidak digunakan sama sekali. Karena alasan inilah 11ax dibuat. Efisiensi menciptakan kapasitas seluruh sistem dan meningkatkan throughput setiap klien. Tujuan utama 11ax adalah untuk meningkatkan throughput per klien sebanyak 4 kali, yang sebenarnya dapat dicapai jika:

1. Jaringan ini terutama mempekerjakan 11ax klien
2. Jaringan dirancang dengan luar biasa dan dikonfigurasi.

Yang berarti, kemungkinan besar, dalam 10 tahun ini akan terjadi. Membutuhkan banyak waktu untuk menyingkirkan perangkat klien lama. Pelanggan 11g yang melihat cahaya pada tahun 2003, masih bekerja. Apa pun yang dikatakan orang-orang penjualan kepada Anda, bahwa setelah 3 tahun semuanya akan berubah, mereka tidak boleh dipercaya, faktanya berbicara berbeda.

Apakah saluran 40 dan 80 MHz membantu? Tidak

Pada grafik di bawah ini, Anda dapat melihat caranya, menggunakan saluran sempit, bandwidth besar dicapai untuk setiap perangkat klien.



Hal yang sama berlaku untuk 11ax dan ini adalah alasan untuk teknologi OFDMA yang memungkinkan Anda untuk membagi 20 MHz menjadi sub-saluran 2 MHz, 4 MHz dan 8 MHz, yang disebut Resource Unit (RUs). Selama kehidupan dan masa kerja generasi pertama dari poin 11ax (5 tahun dari tanggal penampilan), saya berharap tidak lebih dari 25% dari pelanggan 11ax di pasar secara keseluruhan. Dengan demikian, dengan jaringan Wi-Fi yang dirancang dan dikonfigurasi secara optimal, Anda dapat mengharapkan peningkatan efisiensi jaringan karena penetrasi 11ax klien, tetapi secara umum, tidak ada yang mengejutkan (dalam game-changing yang asli). Jika Anda menaruhnya dalam jumlah, menambahkan 25% dari total kapasitas jaringan (45 M pada 5 GHz + 30 M pada 2,4 GHz) kami mendapatkan 75 M × 1,25 = 93,75 Mbit / s . Apakah Anda membutuhkan lebih dari gigabit di pelabuhan tembaga? Tidak.

Matematika tidak berbohong

Angka-angka ini nyata. Jika Anda berpikir berbeda, temukan jaringan Enterprise di mana angka-angka ini melebihi angka saya, tunjukkan kepada saya, dan saya akan mengubah artikel ini.

Contoh praktis

Aturan sederhana yang efektif yang ternyata sangat akurat untuk menghitung bandwidth per perangkat adalah sebagai berikut:

• Tingkat MCS × 50% / jumlah pengguna [Satu perangkat di jaringan]
• Tingkat MCS × 45% / jumlah pengguna [Beberapa perangkat, beban rata-rata]
• Tingkat MCS × 40% / jumlah pengguna [Banyak perangkat, beban sedang dan berat]

Untuk membantu Anda lebih memahami, saya akan memberikan contoh dari salah satu pelanggan saya.
Mereka memperkenalkan 3 × 3: 3 AP dengan saluran 20 MHz untuk menghubungkan hingga 100 perangkat aktif di setiap audiens. Aplikasi utama adalah video unicast dengan aliran 2 Mbps untuk 30 orang di kelas. Setelah implementasi yang sukses, mereka memanggil saya, memberi tahu saya bahwa satu TD rusak. Investigasi mengungkapkan bahwa perangkat klien yang harus disalahkan. Di kelas ini ada 30 iPad 1PP yang tidak bisa mencapai kecepatan 2 Mbps di semua 30 buah.

• Kecepatan Saluran (Laju Data) = 72 Mbps
• Efisiensi 40%
• Total bandwidth 29 Mbps
• / 30 = 950 Kbps per perangkat

Di kelas lain, mereka menggunakan 30 iPad Air 2, 2PP dan mereka bekerja dengan baik.

• Kecepatan Saluran (Laju Data) = 173 Mbps
• Efisiensi 40%
• Total Bandwidth 69 Mbps
• / 30 = 2.3 Mbps per perangkat

Kebingungannya adalah bahwa iPad dari 1PP tidak dapat menampilkan video secara memadai, dan MacBook Pro (3PP) menerima 145 Mbps saat kelas kosong.

• Kecepatan Saluran (Laju Data) = 289 Mbps
• Efisiensi 50%
• Total throughput 145 Mbps
• / 1 = 145 Mbps per perangkat

Bayangkan saja matematika itu berhasil. Dan itu akan bekerja untuk Anda juga.

Ini menyimpulkan artikel Devin.
Dari diri saya sendiri, Maxim Getman, saya akan menambahkan tiga contoh kehidupan.

Tanaman

Jaringan untuk menghubungkan derek jembatan dirancang dan dikonfigurasikan dengan benar, hanya berfungsi pada pita 5 GHz, dan kliennya adalah Cisco IW3702 AP yang tangguh dalam mode WGB. 2 derek melekat maksimum 1562D TD pada kolom. SNR tidak turun di bawah 40 dB, sinyal pada penerimaan dari kedua sisi sekitar -60 dBm. Tidak ada gangguan dengan siklus tugas signifikan yang terdeteksi. Ada aliran UDP 3-5M konstan dari derek dari kamera Axis. Selain itu, lalu lintas kilobit dari sensor dan sekitar 1 juta lalu lintas ke komputer operator derek. Semuanya bekerja dengan baik. Jika 2 crane per titik, juga baik-baik saja. Tetapi jika saat ini ada 1 crane di AP, dan kami masih memuat jaringan dengan iperf 10 Mbit / s UDP, maka kami mengamati kerugian dari urutan 10-12%. Tampaknya dalam teori dengan SNR 40 dB kita harus bekerja secara stabil pada MCS9, kedua perangkat 11ac.



Sayangnya, dalam kehidupan ada pekerjaan pada MCS3-7, yang memberikan, pada 1pp, 20 MHz dan interval penjaga yang lama (dan di toko besi tidak mungkin sebaliknya) 26 Mbit / s dalam kasus terburuk. Akibatnya, ini sesuai dengan 13 Mbit / s lalu lintas nyata per 1 AP. Itu dia. Data lebih buruk daripada formula "kantor". Ini harus diperhitungkan.

Siapa yang bisa menjelaskan dari sudut pandang fisika mengapa mekanisme DRS begitu melambat, dengan SNR yang layak, saya akan senang itu. Untuk alasan saya, dalam kondisi toko besi yang tersumbat oleh besi, ada begitu banyak refleksi bahwa DSP tidak dapat mengurai sinyal di resepsi, tidak mengirim ACK dan kami mendapatkan penurunan kecepatan. Oh ya, antena pada AP terarah, 10 dBi. Pada klien derek omnidirectional, 7 dBi. Kekhasannya adalah bahwa diarahkan untuk tidak melakukan, toleransi kesalahan seharusnya. Jarak kerja 30-80 meter. Jadi, peralatan mahal, tapi tidak banyak untuk diperas.

Bangunan kantor multi guna yang besar

Bangunan itu memiliki atrium besar di dalam, dibagi atas beberapa lantai. Di kantor, ada titik-titik di lantai, tidak sedikit. Di atrium di lantai 1 Anda dapat mendengar poin dari 6 lantai. Apa hasilnya? Bahkan dengan beban kecil di jaringan, throughputnya cenderung nol. Terutama pada 2,4 GHz. Dalam hal ini, saya ingin mengingatkan tentang overhead suar . Jika Anda memiliki 5 SSID per titik, kecepatan rendah tidak dihilangkan (suar disiarkan pada kecepatan 1 M), kemudian pada titik di ruang di mana Anda dapat mendengar 3 titik Anda sendiri di saluran frekuensi 1, 48% dari pemanfaatan saluran hanya dari suar Anda sendiri! Ada yang perlu dipikirkan? Matikan kecepatan rendah dan pada 12 M pemanfaatan saluran yang lebih rendah akan turun menjadi 4,5% di bawah kondisi yang sama. Tidak buruk, urutan besarnya?



Apa yang harus dilakukan dengan atrium? Desain titik-titik kantor dengan antena yang diarahkan dari atrium, atau setidaknya bawa pergi. Dan apakah sudah berdiri? Minimalkan jumlah SSID, tingkatkan kecepatan yang tersedia, dan sepakati dengan tetangga (jika ada) untuk melakukan hal yang sama!

Pusat Pameran

20 TD ditempatkan di paviliun, dengan antena directional lebih dan kurang dan ingin menerima 1 M per setiap klien, di mana ada 500. 25 klien per TD. Jika kita berasumsi bahwa kita memiliki eter sempurna dan kita bisa mendapatkan 75 M untuk setiap AP, maka semuanya tampaknya menyatu, bahkan dengan margin. 20x75 M = 1500 M, tetapi Anda hanya membutuhkan 500 M. Apakah ini normal? Tidak! Pada kecepatan apa klien akan berbintik-bintik terhubung?

• Kecepatan Saluran (Data Rate) = 52 Mbps (MCS5, 1PP)
• Efisiensi 40%
• Total throughput 20,8 Mbps
• / 25 = 0,8 Mbps per perangkat

Ingat bahwa ini dalam kondisi baik? Berapa banyak saluran 2.4? 3 saluran. Berapa saluran 5? 15 saluran (dan tidak semua tersedia untuk semua pelanggan). Kami setidaknya akan mendapatkan CCI dari AP kami sendiri, terutama pada 2,4 GHz. Bahkan jika kita mengurangi jumlah SSID menjadi 3x dan mematikan kecepatan di bawah 12 M, masalah dengan pameran adalah bahwa semua orang ingin membawa TP-Link-nya sendiri, meminta penyelenggara untuk koneksi kabel dan siaran, dengan pengaturan default yang akan memberikan overhead dengan hanya beacon. pada kecepatan 1M, dan juga ACI dari kenyataan bahwa mereka sampai ke saluran ke-3, karena ketidaktahuan.

Inilah yang ditayangkan pada 2.4 di tengah-tengah pameran. Daur ulang hingga 90% pada -80 dBm.

Apa yang harus dilakukan

Terapkan antena yang diarahkan secara sempit, meminimalkan area jangkauan mereka, menghindari penyeberangan saluran sebanyak mungkin. Selama NDP, jangan malas untuk melakukan inspeksi radio beberapa kali untuk mengatur frekuensi dan kekuatan secara akurat, dan jangan memercayai otomatisasi. Alokasikan beberapa saluran pada 5 GHz untuk mereka yang menginginkan "Wi-Fi" dan melarang bekerja di saluran lain. Maka, mungkin, jaringan pameran akan lebih atau kurang hidup.

Kesimpulan dari keseluruhan artikel

Pengetahuan dan pengalaman akan membantu Anda membangun (jika Anda seorang insinyur integrator) atau memesan (jika Anda berada di sisi pelanggan) membangun jaringan Wi-Fi yang memadai.

Di bawah ini saya akan memberikan beberapa tautan bermanfaat untuk insinyur Wi-Fi:

Bahan kerja
1. Revolusi Penjadwal Kapasitas Wi-Fi Kapasitas berdasarkan formula yang paling tepat ini. akan membantu memperkirakan cukup akurat, dan berapa banyak AP yang dibutuhkan untuk menghubungkan N klien.
2. Tabel MCS akan membantu menentukan kecepatan saluran oleh MCS.
3. Tabel korelasi MCS dan SNR akan membantu mempelajari MCS secara teoritis (dalam praktiknya, lebih buruk)
4. Kalkulator Overhead SSID memungkinkan Anda memahami bagaimana jumlah SSID dan kecepatan suar memengaruhi
5. Tabel kemampuan perangkat klien akan memungkinkan Anda untuk mengetahui perangkat sebelum penerapannya
6. RSSI Dibandingkan membantu Anda memahami penyebaran penerimaan di seluruh perangkat

Materi pendidikan
1. Ekahau Wi-Fi Design Tools Saluran YouTube dengan webinar Wi-Fi terbaik
2. CWNA edisi ke-5 . Tutorial Wi-Fi terbaik di dunia. Anda tidak akan menemukan Amazon yang lebih murah. Buku pelajaran itu bernilai uang.
3. Teknologi jaringan Wi-Fi nirkabel modern . Panduan belajar. Buku teks saat ini di Wi-Fi dalam bahasa Rusia. Harganya di kertas hampir sama dengan CWNA. Ada versi pdf-nya di internet.
4. Desain Jaringan Wi-Fi untuk boneka adalah panduan sederhana dan mudah dipahami bagi mereka yang baru memulai. Jika Anda seorang manajer proyek, manajer, dan Anda tidak punya waktu untuk menyelam ke belantara Wi-Fi, baca 50 halaman Desain Jaringan Wi-Fi untuk boneka dalam beberapa jam dan Anda akan memiliki pemahaman tentang bagaimana Wi-Fi dibangun seperti manusia. Uang saku didistribusikan secara gratis.

Jika Anda seorang insinyur, buku teks mana yang lebih rinci, Anda bertanya? Anda bisa menilai dari ketebalannya.



Jika Anda memiliki pertanyaan menarik tentang Wi-Fi, menemukan kontak saya mudah. Saya akan senang menjawab.

ps artikel sebagian tumpang tindih dengan " Mengapa Wi-Fi tidak akan berfungsi sesuai rencana " oleh Andrei Paramonov. Artikelnya bahkan memiliki kedalaman yang lebih besar. Bagi mereka yang ingin menyelami detailnya, saya sangat merekomendasikan untuk membacanya.
pps kadang-kadang, menurut saya hubr tidak memiliki fungsionalitas forum dangkal, di mana ia dapat lebih jelas dibagi menjadi subkategori, sehingga kemudian, setelah bertahun-tahun, informasi tersebut tidak hilang, tetapi tersedia.