Появление продуктов, предназначенных для организации беспроводных сетей в домохозяйствах и малых офисах в соответствии с предварительной версией стандарта 802.11n Draft 2, ознаменовало значительный скачок в обеспечении совместимости. Однако их преимущества в производительности перед устройствами, отвечавшими версии 802.11n Draft 1, оказались гораздо более скромными. При тестировании пропускной способности сетей были получены значения, заметно меньшие теоретического максимума 300 Мбит/с, хотя в ряде случаев они превысили 100 Мбит/с. Это означает, что при небольшом различии в цене новые устройства явно превосходят оборудование стандарта 802.11g по производительности. Но пользователям не стоит питать иллюзий, поскольку 300 Мбит/с пока фигурируют лишь в технических спецификациях.

Cisco и Mera Networks уже начали поставлять изделия корпоративного класса, основанные на технологии MIMO. Аналитики компании Farpoint Group, организовавшей тестирование, предсказывают начало массового перехода на стандарт 802.11n уже в следующем году и его безусловное доминирование на рынке в 2009 году.

В прошлом году мы испытали первые устройства для сетей нового стандарта, соответствующие спецификациям 802.11n Draft 1, и обнаружили огромный разброс производительности и довольно низкий уровень совместимости изделий разных компаний. Этот результат был вполне ожидаемым при отсутствии какой-либо независимой организации, выдающей сертификаты на совместимость.

Зато продукты, с которыми нам пришлось иметь дело на сей раз, сертифицированы консорциумом Wi-Fi Alliance в рамках новой программы, нацеленной на проверку соответствия предварительным версиям стандарта 802.11n. За отдельными исключениями, последние разработки Belkin, D-Link, Linksys, Netgear и SMC показали вполне приемлемый уровень совместимости, а их производительность порой оказывалась выше рекордного быстродействия годичной давности. Однако предстоит пройти немалый путь, прежде чем устройства 802.11n достигнут того же уровня совместимости, который уже считают само собой разумеющимся в сетях 802.11g и 802.11a. А основные результаты тестирования таковы.

1. Продукты Linksys и SMC показали блестящую производительность, но в разных тестах. Устройства Linksys передавали TCP-пакеты со скоростью 97,5 Мбит/с, а оборудование SMC обрабатывало UDP-трафик со скоростью 122,7 Мбит/с. Примечательно, что в UDP-тесте быстродействие продукта Linksys составило лишь 67,33 Мбит/с, а производительность разработки SMC при переходе на TCP-пакеты упала до 41,82 Мбит/с. Изделие Netgear оказалось вторым в UDP- и третьим в TCP-тесте, а продукт Belkin вообще не прошел UDP-тест: из-за проблем с драйвером адаптер этой компании не поддерживал устойчивое соединение ни с одним из маршрутизаторов.

2. Маршрутизатор Linksys показал высокий уровень совместимости со всеми клиентскими устройствами при передаче TCP-трафика. Его средняя производительность при работе с разными клиентами составила 79 Мбит/с, что на 25 Мбит/с больше результата ближайшего конкурента. На другом конце спектра разместился маршрутизатор D-Link: он «выдавал» в среднем 26,9 Мбит/с, а максимум 36,3 Мбит/с при работе с клиентом того же поставщика. Наилучшая производительность клиентских устройств, усредненная по тестам с разными маршрутизаторами, составила 62,2 Мбит/с (продукт Netgear), наихудшая – 35,8 Мбит/с (продукт SMC). Проблемы совместимости, обнаруженные в прошлогодних испытаниях, не устранены до сих пор. Правда, они не повлияли на итоговые оценки, ведь в беспроводных сетях на рынке SOHO гетерогенные конфигурации встречаются довольно редко.

3. Устройство Netgear стало победителем в тесте на максимальную дальность передачи видео: приемлемое качество сохранялось вплоть до расстояния 74,7 м. Ненамного отстали разработки Belkin и SMC (68,6 м).

Разброс в результатах объясняется значительными различиями проектирования устройств, а также используемыми наборами микросхем и драйверами. Добавьте сюда общую нестабильность беспроводных коммуникаций, и значительная вариабельность производительности покажется вполне естественной.

Объекты тестирования

Целью испытаний стала проверка продуктов, соответствующих спецификациям 802.11n Draft-n и отвечающих двум дополнительным критериям. Во-первых, мы требовали наличия сертификата Wi-Fi Alliance по программе Draft-n, а во-вторых, все маршрутизаторы и точки доступа должны были иметь минимум один гигабитный порт Ethernet. Первое требование не требует пространных объяснений. А наличие гигабитного порта представлялось необходимым, поскольку предварительные испытания показали, что пропускная способность отдельных продуктов на седьмом уровне модели OSI вполне может превзойти 100 Мбит/с. В таком случае устройства без гигабитных портов автоматически перейдут в разряд аутсайдеров.

В процессе тестирования мы интересовались тремя характеристиками, которые являются решающими для представителей сектора SOHO/SMB.

Пропускная способность. Поскольку производительность беспроводных сетей зависит от расстояния, в стандартной среде тестирования трудно воспроизвести все многообразие комбинаций «скорость – расстояние», встречающихся на практике. Мы попытались определить максимальную пропускную способность при передаче TCP- и UDP-трафика в фиксированной конфигурации; передача велась через два этажных перекрытия.

Взаимодействие. Тест на передачу TCP-пакетов выполнялся для всех возможных пар «точка доступа – клиентское устройство» с целью обнаружения проблем совместимости. Отметим: процедура сертификации в Wi-Fi Alliance затрагивает только совместимость и не имеет отношения к производительности.

Доставка видеотрафика. Помимо количественного эталонного тестирования, в ходе которого при помощи бесплатного приложения Iperf имитировались видеопотоки UDP, мы выполняли качественный (субъективный) анализ пропускной способности при передаче потоков видео высокого разрешения. Приложение Iperf не предназначено для точного мониторинга производительности: оно представляет собой лишь средство эталонного тестирования. Мы выбрали его в стремлении обеспечить идентичную легко воспроизводимую нагрузку на каждую тестовую конфигурацию. Эффективное расстояние устойчивой передачи, при которой сохранялось приемлемое качество видео, замерялось именно в этом тесте.

Мы следовали стандартной процедуре эталонного тестирования беспроводных сетей, описанной компанией Farpoint Group в документе Benchmarking Wireless LANs: Recommended Practice (Technical Note 2006-314.1). Дабы минимизировать влияние неоптимального расположения антенны на производительность, мы установили компьютер серверного конца соединения на вращающемся столе.

Тестовые процедуры и результаты

Испытания начались с применения ПО Iperf на ноутбуке IBM X40, на котором вместо встроенной поддержки сетей 802.11b/g в чипсетах Centrino был задействован радиоадаптер Mini PCI Adapter II производства Atheros, поддерживающий стандарты a, b и g. Точкой доступа служило устройство AP-4000 фирмы Proxim. Описанная конфигурация поддерживала только стандарт 802.11g и служила для оценки базовых параметров среды тестирования. В однородных конфигурациях все продукты показали производительность, значительно превосходившую базовое значение. Для защиты беспроводного трафика использовался протокол WPA.

На всякий случай мы запустили тот же тест с победителями прошлогоднего тестирования – маршрутизатором WL-566gM и адаптером WL-106gM компании Asus. В TCP-тесте базовая производительность комбинации продуктов Atheros/Proxim составила 23,7 Мбит/с – типичное значение для высококачественных решений категории 802.11g. Изделия Asus позволили получить уже 86,6 Мбит/с – второй показатель в нынешних тестах, что совсем неплохо для модели годичной давности. Приведенное значение отличается от прошлогоднего из-за различий в конфигурациях и геометрии среды тестирования.

При тестировании устройств одного производителя в отдельных случаях производительность оказалась еще большей. Наилучшее значение, 129 Мбит/с, продемонстрировали продукты Linksys при пересылке TCP-пакетов от сервера клиенту (рис. 1). Linksys осталась победителем и после усреднения значений производительности для передачи в обоих направлениях (97,5 Мбит/с), но на сей раз превосходство над ближайшим преследователем, Netgear (96 Мбит/с), было минимальным.

В UDP-тестах имитировалась передача видеотрафика в контролируемых условиях. Чемпионами стали изделия SMC: усреднив значения пропускной способности для восходящего и нисходящего направлений, измеренные на серверном конце в трех раундах тестирования, мы получили 122,7 Мбит/с (рис. 2). Производительность остальных устройств составила примерно 70 Мбит/с.

В гетерогенных конфигурациях (всевозможные сочетания адаптеров и маршрутизаторов разных компаний) проверялась только передача TCP-трафика. Тут общая производительность нас очень разочаровала. В комбинации «клиент SMC – маршрутизатор Netgear» она составила всего 1,1 Мбит/с, а в паре «клиент Belkin – маршрутизатор Linksys» – целых 89,5 Мбит/с. Большинство же значений не сильно превысило 50 Мбит/с.

Примечательно, что во многих случаях скорость передачи TCP-пакетов в гетерогенной конфигурации оказывалась выше производительности однородных конфигураций, занявших последние места в испытаниях. Конечно, было бы ошибкой ожидать подобного поведения беспроводных устройств во всех ситуациях – в проводных-то сетях этого не происходит. Однако мы надеялись на более высокий уровень совместимости продуктов разных компаний, поскольку на сей раз они были сертифицированы отраслевым консорциумом. Оказалось, что различия в степени совместимости разных устройств, скажем «клиент SMC – маршрутизатор Netgear» или «клиент Linksys – маршрутизатор D-Link», катастрофически велики.

Качественный тест на передачу видеотрафика с использованием устройства Slingbox, в конечном счете, превратился в количественный: мы разносили устройства в однородных конфигурациях на максимально возможные расстояния, позволяющие не очень ухудшать качество видео. Особенно отличилось оборудование Netgear: качество видеосигнала падало до неприемлемого уровня только на расстоянии 75 м. Похожий результат (68,6 м) зафиксирован у продуктов Belkin и SMC.

При выставлении итоговых оценок (табл. 1) помимо производительности мы приняли во внимание ряд дополнительных факторов: функциональные возможности, удобство управления, легкость настройки, документацию. Все протестированные продукты отличаются простотой настройки, которая занимает считанные минуты, и последующей эксплуатации. При этом мы рекомендуем всякий раз применять управляющие утилиты, поставляемые самими производителями, а не опцию Windows Zero Configuration, которая сегодня входит в состав ОС Windows.

Теперь – о дополнительных факторах. Точка доступа Belkin выглядит так, словно ее разрабатывала Apple. Она компактна и, безусловно, среди протестированных продуктов имеет наилучший дизайн. Здесь есть ЖК-панель, однако, в противоположность описанию в руководстве пользователя, на нее не выводится информация, представляющая практический интерес. Для клиентской части поставляется графическое приложение, но сам клиент с большим трудом поддерживает соединение с любым из маршрутизаторов. После зависания приложения Iperf нам пришлось запустить несколько тестов с самого начала. После замены маршрутизаторов (кроме устройства самой Belkin) соединение восстанавливалось, но ключи защиты требовалось вводить заново. В конечном счете, пара устройств этой фирмы так и не прошла UDP-тест, зато, к нашему удивлению, после трех удачных запусков ПО Iperf в тестах с TCP-трафиком продукты Belkin заняли второе место.

Изделия D-Link отличаются простотой использования. Однако клиентская утилита после щелчка мышью иногда издает короткий звук, после чего никаких событий не происходит.

Клиент Linksys потерял соединение при смене точек доступа, после чего нам пришлось вручную вводить статический IP-адрес. Программа установки маршрутизатора Linksys создает весьма удобный файл со значениями всех ключей, который может пригодиться в дальнейшем.

Установка и настройка оборудования Netgear на обоих концах соединения прошла без проблем. Радиоадаптер с USB-интерфейсом не назовешь очень удобным с точки зрения мобильности, но он может быть полезен при работе со стационарными компьютерами, подключенными, скажем, к системам домашнего кинотеатра. Возможно, такое решение постепенно заменит адаптеры для шины PCI. А вот руководство к маршрутизатору Netgear оказалось очень скудным.

Утилита для клиентского устройства SMC позволяет легко установить соединение, хотя его драйвер в процессе тестирования дважды давал сбой, приводя к перезагрузке клиента. Маршрутизатор SMC практически идентичен устройству D-Link – минимальные различия отмечены лишь во внешнем исполнении. Встроенное программное обеспечение с Web-интерфейсом также аналогично, хотя время отклика в версии SMC оказалось большим.

Не придавайте особого значения ценам, указываемым производителями. Такие компании, как Linksys, обычно не называют рекомендуемые реселлерские цены, а если и определяют их, то реальная розничная цена порой оказывается существенно меньшей. Будьте готовы заплатить за маршрутизатор для сетей 802.11n 100–130 долл., а за клиентскую часть – от 80 до 100 долл.

Что в итоге?

Прогресс в области оборудования для БЛС – налицо. Нет веских причин для того, чтобы не развертывать сети 802.11n уже сегодня. Судя по всему, большая часть проблем, обнаруженных в ходе испытаний (табл. 2), будет устранена уже в ближайшее время при обновлении программного обеспечения. По функциональности и простоте работы большинство устройств для сетей 802.11n похожи как две капли воды, а потому любое из них может использоваться в секторе SOHO.

Выявить безусловного победителя оказалось непросто. По результатам испытаний наилучшие показатели продемонстрировали продукты Linksys, но их отрыв от ближайшего конкурента был минимальным. Великолепная производительность оборудования SMC при передаче видео делает его первым кандидатом на применение при запуске частными пользователями видеоприложений. От двух названных фирм не сильно отстала и Netgear. Рискнем предположить, что одно из упомянутых решений станет вашим выбором.


Таблица1. Результаты тестирования

Таблица 2. Достоинства и недостатки протестированных продуктов

Рис. 1. Производительность устройств 802.11n в TCP-тестах


Процедура тестирования

Все тесты на производительность и совместимость для однородных и гетерогенных конфигураций проводились в одной и той же среде тестирования. Она включала в себя точку доступа в цокольном этаже и клиентскую часть на втором этаже. Устройства, разделенные двумя этажными перекрытиями, находились одно над другим, но реальный путь распространения сигнала невозможно было предсказать. Описанная геометрия позволяла при тестировании имитировать передачу трафика на значительные расстояния. Каждый тест запускался трижды и продолжался 180 с.

Клиентская часть ПО Iperf была инсталлирована на компьютере Dimension 8400 фирмы Dell, непосредственно подключенном к первому порту тестируемой точки доступа по каналу Gigabit Ethernet. Серверная часть Iperf запускалась на ноутбуке IBM X40, расположенном на втором этаже. Ноутбук был помещен на вращающийся стол, что позволяло нивелировать влияние некорректной ориентации антенны и в какой-то степени моделировать режим мобильности. Клиентский и серверный ПК работали под управлением Windows XP Pro.

На обоих компьютерах были установлены последние обновления Windows, отключен режим экономичного энергопотребления (что обеспечивало работу с полной производительностью), прописаны статические IP-адреса и отключены встроенные беспроводные адаптеры (кроме первого теста, нацеленного на определение базовых параметров среды тестирования). На клиентском ноутбуке применялись только драйверы производителей радиоадаптеров; по окончании тестирования они деинсталлировались. Всякий раз перед установкой нового драйвера клиент перезагружался.

Во втором тесте геометрия среды тестирования оставалась прежней, но для имитации видеотрафика, передаваемого в виде UDP-пакетов, использовалось приложение Iperf. Другими словами, тестирование передачи TCP-трафика, применяемого большинством Web-приложений, и UPD-трафика, используемого для распространения видео, проводилось при одних и тех же условиях — менялись лишь параметры эталонных тестов. В отличие от первого теста, испытаниям подвергались только однородные конфигурации (маршрутизатор и клиент одного производителя).

Качественная оценка передачи видео осуществлялась при помощи популярной персональной системы IP-телевидения SlingBox Pro. Она предназначена для просмотра высококачественного видео, транслируемого по сетям кабельного телевидения, и поддерживает стационарную скорость 3 Мбит/с. На компьютере, подключенном к SlingBox по беспроводной сети, было установлено приложение SlingPlayer. В этом тесте устройство SlingBox и точка доступа размещались на втором этаже нашего здания, а сами испытания состояли в удалении от его наружной стены до тех пор, пока в принимаемом видео не возникали паузы. После этого мы продолжали очень медленно удаляться от здания. Расстояние, на котором еще можно было наблюдать непрерывно движущееся изображение, фиксировалось как результат теста.

Все устройства поступили к нам непосредственно от производителей. Каждая компания предоставила маршрутизатор и радиоадаптер стандарта PC Card (за исключением адаптера фирмы Netgear, который подключался к порту USB 2.0). Маршрутизаторы использовались как точки доступа и подключались к Internet только на время настройки (таково требование программ автоматической настройки конфигурации, ведь данные устройства рассчитаны на применение обычными пользователями). Конкретные версии микропрограммных средств и драйверов указаны в табл. 1, мы не обновляли их во время испытаний. В качестве параметров конфигурации использовались настройки, принятые по умолчанию, — за исключением SSID, IP-адреса и протокола безопасности. В качестве последнего во всех случаях выбирался WPA2-PSK. Для каждого маршрутизатора параметр SSID устанавливался равным «test», а статическим IP-адресом был 192.168.1.1. Мы настроили конфигурации на автоматический выбор радиоканалов Wi-Fi, рассчитывая, что их ширина составит 40 МГц, что и подтвердилось на практике. На клиентах все параметры оставались принятыми по умолчанию.

Мы использовали исключительно статические IP-адреса и выключили любые иные БЛС и радиотелефоны, работавшие в данном помещении на частоте 2,4 ГГц. Контроль радиоэфира на предмет возможных помех осуществлялся непрерывно при помощи анализатора Spectrum Expert производства Cognio, но существенных помех зафиксировано не было.

Брандмауэры (встроенные в Windows и разработанные другими компаниями) были полностью отключены. Конечно, мы могли бы перенастроить любой из них для проведения испытаний и признаем, что их использование в реальной ситуации вовсе не лишено смысла, да и вряд ли сильно скажется на производительности беспроводных устройств. Однако при тестировании временные затраты на многочисленные изменения конфигурации после подключения каждого нового устройства не были оправданны.


802.11n — что дальше?

Стоит ли пользователям уже сегодня приобретать продукты, соответствующие спецификациями 802.11n Draft 2? Мнения аналитиков по этому поводу расходятся. Противники таких покупок указывают, что работа над стандартом не завершена. Его окончательная версия может настолько отличаться от Draft 2, что уже приобретенное оборудование потребуется заменить.

Однако такой сценарий маловероятен. Во-первых, многие из устройств, соответствующих 802.11n Draft 2, появились как обновления продуктов, которые проектировались с ориентацией на Draft 1. Все ограничилось заменой микропрограммных средств и приложений. Логично предположить, что совместимость с окончательной версией стандарта также будет достигнута «малой кровью». Во-вторых, как свидетельствует общение с производителями микросхем и готовых устройств, все стороны, вовлеченные в разработку стандарта, устали от бесконечного выдвижения и опровержения аргументов. В результате продукты, прошедшие процедуру сертификации Wi-Fi Alliance, вполне могут появиться на рынке. И хотя дальнейшее совершенствование стандарта, теоретически, способно породить проблемы в области совместимости, вероятность этого крайне мала.

Конечно, новые микросхемы для радиоинтерфейса позволят добиться более ощутимой производительности, чем та, которую можно получить при простом обновлении программного обеспечения, но проблему защиты уже сделанных инвестиций вряд ли кто-то решится игнорировать. Как показали испытания, появление сетей 802.11n — свершившийся факт, и сейчас самое время извлечь из него максимум выгоды.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями