Moderní bezdrátový internet se vyvíjí velmi rychle. Ještě před 3 lety nikdo neuvažoval o masivním rozšíření 4G na území téměř celého středního Ruska a velcí operátoři to měli jen ve svých plánech. Nyní se v nových osadách objevuje vysokorychlostní internet. Zatímco předchozí generace 2G a 3G byly dlouhou dobu zavedenými standardy, 4G a LTE postupují každý rok. V tomto článku zjistíte, jaká je maximální rychlost internetu 4G a jak ji měřit. V další části si také přečtěte užitečný materiál o tom, jak a jak se navzájem liší.

Jakou rychlost by měl mít 4 Ji?

S ohledem na síť 4G LTE, která je první generací nová technologie 4 Gee, pak budou indikátory mnohem nižší, než jsou uvedeny. V roce 2008 byly stanoveny standardy, podle kterých by maximální rychlost v sítích 4G měla být následující:

• 100 Mb / s pro mobilní předplatitele. Patří sem auta, vlaky atd.;
• 1 Gb / s pro statické předplatitele (chodci a stacionární počítače).

Ve skutečnosti jsou však věci horší než uvedené standardy. Tyto parametry nastavili tvůrci technologie v ideálních podmínkách bez rušení, zatížení sítě a dalších nepříjemných momentů. Vlastně pro statické předplatitele skutečná postava nepřekračuje 100 Mb / s. Operátoři ale hlasitě hlásí 200-300Mb / s. K tomuto číslu se nejvíce přiblížily společnosti Megafon a Beeline, které spustily síť s podporou LTE Advanced nebo 4G +. Indikátory tohoto standardu dosahují za ideálních podmínek 150 Mb / s. Dává však jasně najevo, že na masovou distribuci LTE Advanced si budou muset ještě dlouho počkat. Rostoucí počet předplatitelů navíc zvýší zatížení sítě, což povede ke snížení průměru.

- Proč potřebujete nubuk v Sieve?
- Nesmírně využívat možnosti bluetooth a komunikovat s ostatními předplatiteli v celém regionu Ruska pomocí Wi-Fi!
(C) Uralské knedlíky

za prvé pracovní skupina IEEE 802.11 byl oznámen v roce 1990 a pracuje nepřetržitě 25 let. bezdrátové standardy... Hlavním trendem je neustálé zvyšování rychlosti přenosu dat. V tomto článku se pokusím vysledovat vývoj technologie a ukázat, jak bylo zajištěno zvýšení produktivity a co by se mělo v blízké budoucnosti očekávat. Předpokládá se, že čtenář je obeznámen se základními principy bezdrátové komunikace: typy modulace, hloubka modulace, šířka spektra atd. a zná základní principy sítí Wi-Fi. Ve skutečnosti neexistuje mnoho způsobů, jak zvýšit propustnost komunikačního systému, a většina z nich byla implementována v různých fázích zlepšování standardů skupiny 802.11.

Budou přezkoumány standardy fyzické vrstvy ze vzájemně kompatibilní řady a / b / g / n / ac. 802.11af (Wi-Fi přes pozemní televizi), 802.11ah (0,9 MHz Wi-Fi, navržené pro implementaci konceptu IoT) a 802.11ad (Wi-Fi pro vysokorychlostní komunikaci periferních zařízení, jako jsou monitory a externí disky), nejsou kompatibilní na druhé straně mají různé rozsahy a nejsou vhodné pro analýzu vývoje technologií přenosu dat v dlouhém časovém intervalu. Kromě toho standardy, které definují standardy zabezpečení (802.11i), QoS (802.11e), roaming (802.11r) atd., Zůstanou v úvahu, protože pouze nepřímo ovlivňují rychlost přenosu dat. Dále mluvíme o kanálu, takzvané hrubé sazbě, která je zjevně vyšší než skutečná rychlost přenosu dat kvůli velkému počtu servisních paketů v rádiové ústředně.

První bezdrátový standard byl 802.11 (žádné písmeno). Poskytoval dva typy přenosových médií: rádiovou frekvenci 2,4 GHz a infračervený rozsah 850-950 nm. Infračervená zařízení nebyla příliš rozšířená a v budoucnu nebyla vyvinuta. V pásmu 2,4 GHz byly poskytnuty dvě metody šíření spektra (šíření spektra je integrální procedurou v moderních komunikačních systémech): frekvenčně poskakované rozprostřené spektrum (FHSS) a přímé sekvenční šíření (DSSS). V prvním případě všechny sítě používají stejné frekvenční pásmo, ale s různými algoritmy přestavby. V druhém případě již existují frekvenční kanály od 2412 MHz do 2472 MHz s krokem 5 MHz, které přežily dodnes. Šířící sekvence je 11-čipová Barkerova sekvence. V tomto případě se maximální rychlost přenosu dat pohybovala od 1 do 2 Mbit / s. V té době, i když vezmeme v úvahu skutečnost, že v nejideálnějších podmínkách užitečná rychlost přenosu dat přes Wi-Fi nepřesahuje 50% rychlosti kanálu, vypadaly takové rychlosti velmi atraktivně ve srovnání s rychlostmi přístupu modemu k Internet.

Pro přenos signálu v standardu 802.11 bylo použito dvou a čtyřpolohové klíčování, které zajišťovalo provoz systému i za nepříznivých podmínek signálu od šumu a nevyžadovalo složité vysílací a přijímací moduly.
Například pro realizaci datové rychlosti 2 Mbps je každý přenesený symbol nahrazen sekvencí 11 symbolů.

Rychlost čipu je tedy 22 Mbps. Během jednoho přenosového cyklu jsou přenášeny 2 bity (4 úrovně signálu). Rychlost klíčování je tedy 11 baudů a hlavní lalok spektra je 22 MHz, hodnota, která se ve vztahu k 802.11 často nazývá šířka kanálu (ve skutečnosti je spektrum signálu nekonečné).

V tomto případě je podle Nyquistova kritéria (počet nezávislých pulsů za jednotku času omezen na dvojnásobek maximální šířky pásma kanálu) k přenosu takového signálu stačí šířka pásma 5,5 MHz. Zařízení 802.11 by teoreticky měla uspokojivě fungovat na kanálech 10 MHz od sebe (na rozdíl od pozdějších implementací standardu, které vyžadují vysílání na frekvencích nejméně 20 MHz od sebe).

Velmi rychle nestačily rychlosti 1–2 Mbit / s a ​​802.11 byl nahrazen standardem 802.11b, ve kterém byla zvýšena rychlost přenosu dat na 5,5, 11 a 22 (volitelně) Mbit / s. Zvýšení rychlosti bylo dosaženo snížením redundance kódování opravujících chyby z 1/11 na ½ a dokonce 2/3 zavedením blokových (CCK) a superjemných (PBCC) kódů. Kromě toho byl maximální počet stupňů modulace zvýšen na 8 na vysílaný symbol (3 bity na 1 baud). Použitá šířka kanálu a frekvence se nezměnily. Ale s klesající redundancí a rostoucí hloubkou modulace se požadavky na poměr signálu k šumu nevyhnutelně zvýšily. Protože zvýšení výkonu zařízení není možné (kvůli úsporám energie mobilní zařízení a zákonná omezení), toto omezení se projevilo mírným zmenšením obslužné oblasti při nových rychlostech. Obsluhovaná oblast při starších rychlostech 1–2 Mb / s se nezměnila. Bylo rozhodnuto zcela opustit metodu šíření spektra pomocí metody přeskakování frekvence. V rodině Wi-Fi se již nepoužíval.

Další krok zvýšení rychlosti na 54 Mbps byl implementován do standardu 802.11a (tento standard se začal vyvíjet dříve než standard 802.11b, ale konečná verze byla vydána později). Zvýšení rychlosti bylo dosaženo hlavně zvýšením hloubky modulace na 64 úrovní na symbol (6 bitů na 1 baud). Radiofrekvenční část byla navíc radikálně revidována: přímé šíření sekvence bylo nahrazeno šířením spektra rozdělením sériového signálu na paralelní ortogonální dílčí snímání (OFDM). Použití paralelního přenosu na 48 subkanálech umožnilo snížit intersymbolové rušení prodloužením doby trvání jednotlivých symbolů. Přenos dat probíhal v pásmu 5 GHz. V tomto případě je šířka jednoho kanálu 20 MHz.

Na rozdíl od standardů 802.11 a 802.11b může i částečné překrývání tohoto pásma vést k chybám přenosu. Naštěstí v rozmezí 5 GHz je vzdálenost mezi kanály stejných 20 MHz.

802.11g není z hlediska datových rychlostí průlom. Ve skutečnosti se tento standard stal kompilací 802.11a a 802.11b v pásmu 2,4 GHz: podporoval rychlosti obou standardů.

ale tuto technologii vyžaduje Vysoká kvalita výroba rádiových částí zařízení. Navíc tyto rychlosti v zásadě nelze na nich realizovat mobilní terminály(hlavní cílová skupina standardu Wi-Fi): přítomnost 4 antén v dostatečné vzdálenosti nemůže být implementována v malých zařízeních, a to jak z důvodu nedostatku místa, tak z důvodu nedostatku energie dostatečné pro 4 transceivery.

Ve většině případů není rychlost 600 Mbps ničím jiným než marketingovým trikem a v praxi není realizovatelná, protože ve skutečnosti ji lze dosáhnout pouze mezi pevnými přístupovými body instalovanými ve stejné místnosti s dobrým poměrem signálu k šumu.

Dalším krokem v přenosové rychlosti byl standard 802.11ac: maximální rychlost poskytovaná standardem je až 6,93 Gb / s, ale ve skutečnosti této rychlosti nebylo dosud dosaženo na žádném zařízení na trhu. Zvýšení rychlosti bylo dosaženo zvýšením šířky pásma až na 80 a dokonce až na 160 MHz. Tuto šířku pásma nelze poskytnout v pásmu 2,4 GHz, takže standard 802.11ac funguje pouze v pásmu 5 GHz. Dalším faktorem zvyšování rychlosti je zvýšení hloubky modulace na 256 úrovní na symbol (8 bitů na 1 baud) Bohužel takovou hloubku modulace lze získat pouze blízko bodu kvůli zvýšeným požadavkům na poměr signálu k šumu. Tato vylepšení umožnila dosáhnout zvýšení rychlosti až na 867 Mbps. Zbytek nárůstu je způsoben dříve zmíněnými proudy MIMO 8x8: 8. 867 x 8 = 6,93 Gb / s. Technologie MIMO byla vylepšena: poprvé ve standardu Wi-Fi lze informace v jedné síti přenášet současně dvěma předplatitelům pomocí různých prostorových toků.

Ve vizuálnější podobě výsledky v tabulce:

Tabulka uvádí hlavní způsoby, jak zvýšit propustnost: „ -“ - metoda není použitelná, „+“ - rychlost byla díky tomuto faktoru zvýšena, „=“ - tento faktor zůstal nezměněn.

Prostředky pro snížení redundance již byly vyčerpány: maximální rychlost kódu pro opravu chyb 5/6 byla dosažena ve standardu 802.11a a od té doby se nezvyšuje. Zvětšení hloubky modulace je teoreticky možné, ale dalším krokem je 1024QAM, což je velmi náročné na poměr signálu k šumu, který extrémně sníží dosah přístupového bodu při vysokých rychlostech. Současně se zvýší požadavky na implementaci hardwarové části transceiverů. Zkrácení intervalu ochrany intersymbolů také pravděpodobně nebude směrem ke zlepšení rychlosti - její snížení hrozí zvýšením chyb způsobených intersymbol interferencí. Zvětšení šířky pásma kanálu nad 160 MHz je také sotva možné, protože možnosti organizace nepřekrývajících se buněk budou značně omezené. Nárůst počtu kanálů MIMO vypadá ještě méně realisticky: dokonce 2 kanály jsou problémem pro mobilní zařízení (kvůli spotřebě energie a velikosti).

Z uvedených metod zvyšování přenosové rychlosti většina návratnosti za jejich použití ubírá užitečnou oblast pokrytí: šířka pásma vln se snižuje (přechod z 2,4 na 5 GHz) a požadavky na přenos signálu na poměr šumu (zvýšení hloubky modulace, zvýšení rychlosti kódu) se zvyšuje. Sítě Wi-Fi proto při svém vývoji neustále usilují o zmenšení oblasti obsluhované o jeden bod ve prospěch rychlosti přenosu dat.

Jako dostupné směry ke zlepšení lze použít následující: dynamické alokace subnosných OFDM mezi předplatitele v širokých kanálech, zlepšení algoritmu přístupu k médiu zaměřeného na snížení provozu služeb a použití technik kompenzace interference.

Shrnutím výše uvedeného se pokusím předpovědět vývojové trendy sítí Wi-Fi: je nepravděpodobné, že v následujících standardech bude možné vážně zvýšit rychlost přenosu dat (nemyslím si, že více než 2-3krát ), pokud nedojde ke kvalitativnímu skoku bezdrátové technologie: téměř všechny příležitosti pro kvantitativní růst byly vyčerpány. Rostoucí potřeby uživatelů v přenosu dat bude možné uspokojit pouze zvýšením hustoty pokrytí (snížením rozsahu bodů řízením výkonu) a efektivnější distribucí stávající šířky pásma mezi předplatitele.

Obecně se zdá, že trend snižování oblastí služeb je hlavním trendem moderní bezdrátové komunikace. Někteří odborníci se domnívají, že standard LTE dosáhl vrcholu své kapacity a ze zásadních důvodů souvisejících s omezeným frekvenčním zdrojem se nebude moci dále rozvíjet. Proto na západě mobilní sítě Vyvíjejí se technologie vykládky: při každé příležitosti se telefon připojí k Wi-Fi od stejného operátora. Tomu se říká jeden z hlavních způsobů spásy. mobilní internet... Role sítí Wi-Fi s rozvojem sítí 4G se tedy nejen nezmenšuje, ale zvyšuje. Což pro technologii představuje stále více nových vysokorychlostních výzev.

Tento článek vám pomůže samostatně porozumět technickým jemnostem spojeným s WiFi sítěmi, technickým parametrům routerů, měrným jednotkám šířky pásma komunikačních kanálů a proč šířka pásma uvedená ve specifikacích (vypočítaná teoreticky) neodpovídá realitě.

V jakých jednotkách se měří rychlost internetového připojení?

V technických specifikacích zařízení a smlouvách o poskytování komunikačních služeb s poskytovatelem internetu se objevují jednotky kilobitů za sekundu a ve většině případů megabity za sekundu (kb / s; kb / s; kb / s; kb / s, Mb / s; Mb / s; Mb / s; Mbps - malé písmeno „b“). Tyto jednotky měření jsou obecně přijímány v telekomunikacích a měří šířku pásma zařízení, portů, rozhraní a komunikačních kanálů. Běžní uživatelé a poskytovatelé internetových služeb takový specializovaný termín raději nepoužívají, říkají mu „rychlost internetu“ nebo „rychlost připojení“.

Mnoho uživatelských programů (klienti torrentů, stahovače, internetové prohlížeče) zobrazuje rychlost přenosu dat v jiných jednotkách, které jsou velmi podobné Kilobitům za sekundu a Megabitům za sekundu, ale jedná se o zcela odlišné jednotky měření - kilobajty a megabajty za sekundu. Tyto hodnoty jsou často navzájem zaměňovány, protože mají podobný pravopis.

Kilobajty za sekundu (které představují rychlost přenosu dat uživatelských programů) se běžně označují jako KB / s, KB / s, KB / s nebo KBps.

Megabajty za sekundu - MB / s, MB / s, MB / s nebo MBps.

Kilobajty a megabajty za sekundu jsou vždy zapsány s velkým „B“ v anglickém i ruském pravopisu: MB / s, MB / s, MB / s, MBps.

Jeden bajt obsahuje 8 bitů, proto se megabajt liší od megabitu (stejně jako kilobyte od kilobitu) 8krát.

Abyste mohli převést „megabajty za sekundu“ na „megabajty za sekundu“, musíte vynásobit hodnotu vyjádřenou v MB / s (megabajtech za sekundu) osmi.

Pokud například prohlížeč nebo torrent klient zobrazuje rychlost přenosu dat 3 MB / s (megabajty za sekundu), pak v megabitech to bude osmkrát více - 24 Mbit / s (megabitů za sekundu).

Chcete -li převést z „megabitů za sekundu“ na „megabajtů za sekundu“, musíte hodnotu vyjádřenou v megabitech za sekundu vydělit osmi.

Pokud například tarifní plán poskytovatele stanoví přidělení šířky pásma 8 Mbit / s (megabitů za sekundu), pak při stahování torrentu do počítače klientský program zobrazí maximální hodnotu 1 Mbyte / s (pokud na straně serveru nejsou žádná omezení a není zde žádné přetížení).

Jak otestovat rychlost internetového připojení online?

Chcete -li otestovat šířku pásma, můžete použít jeden z bezplatných zdrojů pro měření rychlosti internetu: Speedtest.net nebo 2ip.ru.

Oba weby měří šířku pásma od volitelného serveru k počítači, kde se měří rychlost. Vzhledem k tomu, že délka komunikačního kanálu může být od několika set metrů do několika tisíc kilometrů, doporučujeme zvolit geograficky nejbližší server (i když může být také velmi zatížen). Testování je nejlepší provést v době, kdy je aktivita klientů sítě poskytovatele nejméně (například ráno nebo pozdě v noci). Přesnost měření rychlosti internetového připojení není ideální vzhledem k velkému počtu různých faktorů, které výrazně ovlivňují šířku pásma, ale je docela schopná poskytnout představu o skutečné rychlosti internetového připojení.

Poskytovatel internetu přidělí každému účastníkovi šířku pásma pro přístup k internetu v souladu s jeho tarifním plánem (poskytovatel „sníží“ rychlost v souladu s tarifní plán). Mnoho internetových prohlížečů, stejně jako průvodců stahování souborů, klienti torrentu však nezobrazují šířku pásma komunikačního kanálu v megabitech za sekundu, ale v megabajtech za sekundu, což často způsobuje zmatek.

Otestujme rychlost internetového připojení na příkladu zdroje speedtest.net. Musíte kliknout na tlačítko „ZAČÍT TESTOVAT server doporučený“.

Prostředek automaticky vybere server, který je vám nejblíže, a začne testovat rychlost internetu. Výsledkem testu bude šířka pásma od poskytovatele k předplatiteli („DOWNLOAD SPEED“) a šířka pásma od předplatitele k poskytovateli („UPLOAD SPEED“), která bude vyjádřena v megabitech za sekundu.

Rychlost přes router není „taková“, router „snižuje“ rychlost

Po zakoupení routeru, jeho připojení a konfiguraci se uživatelé často potýkají s problémem, že se rychlost internetového připojení snížila než před zakoupením routeru. Tento problém je obzvláště běžný u vysokorychlostních internetových tarifů.

Pokud máte například tarif, který poskytuje „rychlost připojení k internetu“ 100 Mbit / s a ​​když připojíte kabel poskytovatele „přímo“ k síťové kartě počítače, rychlost internetu je plně v souladu s tarifem :

Když připojíte kabel poskytovatele k portu WAN routeru a počítač k portu LAN, můžete často pozorovat zmenšení šířky pásma (nebo, jak se říká, „router snižuje rychlost tarifního plánu“):

Je nejlogičtější předpokládat, že v tomto schématu je problém v samotném routeru a rychlost routeru neodpovídá rychlosti tarifního plánu. Pokud však připojíte „pomalejší“ tarif (například 50 Mbit / s), všimnete si, že router již nesnižuje rychlost a „rychlost internetu“ odpovídá tomu, který je uveden v tarifu:

Mezi inženýry není akceptována terminologie „rychlost routeru snižuje“ nebo „rychlost routeru“-obvykle používají výrazy „rychlost směrování WAN-LAN“, „rychlost přepínání WAN-LAN“ nebo „šířka pásma WAN-LAN“.

Šířka pásma WAN-LAN se měří v megabitech za sekundu (Mb / s) a odpovídá za výkon routeru. Za rychlost přepínání WAN -LAN a za výkon routeru jako celku je zodpovědný hardware routeru (H / W - z anglického „Hardware“, uvedeného na štítku, který je nalepen na spodní straně zařízení) - toto je model a taktovací frekvence procesoru routeru, hlasitost paměť s náhodným přístupem, model přepínače (přepínač zabudovaný do routeru), standard a model rádiového modulu WI-Fi (přístupový bod Wi-Fi) zabudovaného do routeru. Kromě hardwarové verze zařízení (H / W), verze nainstalovaného mikro software(„Firmware“) nainstalovaný na routeru. Proto se doporučuje ihned po zakoupení aktualizovat verzi firmwaru zařízení.

Po „blikání“ nebo, profesionálně řečeno, po aktualizaci firmwaru na doporučenou verzi firmwaru by se měla zvýšit stabilita routeru, úroveň optimalizace zařízení pro práci v sítích ruských poskytovatelů, stejně jako WAN-LAN šířka pásma.

Je třeba poznamenat, že rychlost přepínání WAN-LAN závisí nejen na hardwarové verzi zařízení (H / W) a verzi firmwaru, ale také na protokolu připojení k poskytovateli.

Nejvyšší rychlosti směrování WAN -LAN je dosaženo pomocí protokolů připojení DHCP a Static IP, nejpomalejší - když poskytovatel používá technologii VPN a pokud je použit protokol PPTP - nejnižší.

Rychlost WiFi

Mnoho uživatelů připojených k síti Wi-Fi není vždy spokojeno s rychlostí připojení. Problém je poměrně složitý a vyžaduje podrobné zvážení.

A. Skutečné rychlosti technologie Wi-FI

Takto vypadají často kladené otázky na toto téma:

„Můj tarif počítá s rychlostí 50 Mbit / s - proč je to jen 20?“

Proč je v boxu uvedeno 54 Mbit / s, ale klientský program při stahování torrentu zobrazuje maximálně 2,5 MB / s (což se rovná 20 Mbit / s)?

„Proč je na krabici napsáno 150 Mbit / s a ​​klientský program při stahování torrentu zobrazuje 2,5 - 6 MB / s (což se rovná 20 - 48 Mbit / s)?“

„Proč je na krabici napsáno 300 Mbit / s a ​​klientský program při stahování torrentu zobrazuje 2,5 - 12 MB / s (což se rovná 20 - 96 Mbit / s)?“

Na krabicích a specifikacích pro zařízení je uvedena teoreticky vypočítaná maximální propustnost pro ideální podmínky konkrétního standardu Wi-Fi (ve skutečnosti pro vakuum).

V reálných podmínkách se šířka pásma a pokrytí sítě bude lišit v závislosti na rušení jinými zařízeními, přetížením WiFi, překážkami (a materiály, ze kterých jsou vyrobeny) a dalšími faktory.

Mnoho klientských nástrojů dodávaných výrobci s adaptéry WiFi a také nástroje operační systém Windows, když jsou připojeny přes Wi-Fi, zobrazují přesně „teoretickou“ šířku pásma, a ne skutečnou rychlost přenosu dat, čímž zavádějí uživatele.

Jak ukazují výsledky testů, maximální skutečná šířka pásma je přibližně 3krát nižší, než je uvedeno ve specifikacích pro zařízení nebo pro jeden nebo jiný standard IEEE 802.11 (standardy technologie Wi-Fi):

b. WLAN-WLAN. Rychlost Wi-Fi (v závislosti na vzdálenosti)

Všechny moderní a relevantní standardy Wi-Fi dnes fungují podobným způsobem.

Aktivní zařízení Wi-Fi (přístupový bod nebo směrovač) v daném okamžiku funguje pouze s jedním klientem (adaptér WiFi) ze všech WiFi sítě, a všechna síťová zařízení obdrží speciální servisní informace o tom, jak dlouho bude rádiový kanál rezervován pro přenos dat. Přenos probíhá v poloduplexním režimu, tj. zase - od aktivního zařízení Wi -Fi ke klientskému adaptéru, pak naopak a tak dále. Simultánní „paralelní“ přenos dat (duplex) není v technologii Wi-Fi možný.

Rychlost výměny dat mezi dvěma klienty (rychlost přepínání WLAN-WLAN) jedné sítě Wi-Fi vytvořené jedním zařízením (přístupovým bodem nebo routerem) bude tedy (ideálně) dvakrát nebo vícekrát nižší (v závislosti na vzdálenosti), než je maximální skutečná rychlost přenosu dat v celé síti.

Příklad:

Dva počítače s Wi-Fi adaptér Jsou připojeny k jednomu Wi-Fi routeru IEEE 802.11g. Oba počítače jsou umístěny kousek od routeru. Celá síť má maximální dosažitelnou teoretickou šířku pásma 54 Mbit / s (což je napsáno ve specifikacích zařízení), přičemž skutečný rychlost přenosu dat nepřekročí 24 Mbit / s.

Protože je však technologie Wi-Fi poloduplexním přenosem dat, musí rádiový modul Wi-Fi přepínat mezi dvěma síťovými klienty (adaptéry Wi-Fi) dvakrát častěji, než kdyby existoval pouze jeden klient. V souladu s tím bude skutečná rychlost přenosu dat mezi dvěma adaptéry dvakrát nižší než maximální skutečná pro jednoho klienta. PROTI tento příklad, maximální skutečný směnný kurz dat pro každý z počítačů bude 12 Mbps. Připomeňme, že mluvíme o přenosu dat z jednoho počítače do druhého prostřednictvím routeru přes wifi připojení (WLAN-WLAN).

V závislosti na vzdálenosti síťového klienta od přístupového bodu nebo routeru se změní „teoretická“ a v důsledku toho „skutečná“ rychlost přenosu dat přes WiFi. Připomeňme, že je to asi 3krát méně než „teoretického“.

Důvodem je skutečnost, že aktivní zařízení WiFi pracující v poloduplexním režimu spolu s adaptéry mění parametry signálu (typ modulace, rychlost konvolučního kódování atd.) V závislosti na podmínkách v rádiovém kanálu (vzdálenost, přítomnost překážek) a rušení) ...

Pokud je síťový klient v oblasti pokrytí s „teoretickou“ šířkou pásma 54 Mb / s, bude jeho maximální skutečná rychlost 24 Mb / s. Když se klient v podmínkách přímé optické viditelnosti (bez překážek a rušení) pohybuje na vzdálenost 50 metrů, bude to 2 Mbps. Podobný efekt může také způsobit překážka v podobě silné nosné zdi nebo masivní kovové konstrukce-můžete být ve vzdálenosti 10-15 metrů, ale za touto překážkou.

C. Směrovač IEEE 802.11n, adaptér IEEE 802.11g

Zvažte příklad kde Síť Wi-Fi vytváří router Wi-Fi standardu IEEE 802.11 n (150 Mb / s). Notebook s adaptérem Wi-Fi standardu IEEE 802.11n (300 Mb / s) a stacionární počítač s adaptérem Wi-Fi standardu IEEE 802.11g (54 Mb / s):

V tomto případě má celá síť maximální „teoretickou“ rychlost 150 Mb / s, protože je postavena na routeru Wi-Fi standardu IEEE 802.11n, 150 Mb / s. Maximální skutečná rychlost WiFi nepřesáhne 50 Mb / s. Protože všechny standardy WiFi pracující ve stejném frekvenčním rozsahu jsou navzájem zpětně kompatibilní, můžete se k takové síti připojit pomocí adaptéru WiFi standardu IEEE 802.11g, 54 Mb / s. Maximální reálná rychlost přitom nepřesáhne 24 Mbit / s. Když je k tomuto routeru připojen notebook s adaptérem WiFi standardu IEEE 802.11n (300 Mb / s), klientské nástroje mohou zobrazit hodnotu maximální „teoretické“ rychlosti 150 Mb / s (síť je vytvořena zařízením standard IEEE 802.11n, 150 Mb / s), ale maximální skutečná rychlost nebude vyšší než 50 Mb / s. V tomto schématu bude router WiFi pracovat s klientským adaptérem IEEE 802.11g se skutečnou rychlostí nepřesahující 24 Mbps a s adaptérem IEEE 802.11n se skutečnou rychlostí nepřesahující 50 Mbps. Zde musíme mít na paměti, že technologie WiFi je poloduplexní připojení a přístupový bod (nebo směrovač) může pracovat pouze s jedním klientem sítě a všichni ostatní klienti sítě jsou „upozorněni“ na dobu, po kterou je rádiový kanál je vyhrazeno pro přenos dat.

d. Rychlost WiFi přes router. WAN-WLAN

Pokud jde o připojení prostřednictvím Wi-Fi připojení na router Wi-Fi může být rychlost stahování torrentu ještě nižší než hodnoty, které byly uvedeny výše.

Tyto hodnoty nemohou překročit rychlost přepínání WAN-LAN, protože to je hlavní charakteristika výkonu routeru.

Pokud tedy specifikace (a na krabici) zařízení udávají rychlost přenosu dat přes Wi-Fi až 300 Mb / s a ​​parametr WAN-LAN pro tento model, jeho verzi hardwaru, verzi firmwaru a také typ a protokol připojení je 24 Mbps, pak rychlost přenosu dat přes Wi-Fi (například při stahování torrentu) nesmí za žádných okolností překročit 3 Mbps (24 Mbps). Tento parametr se nazývá WAN-WLAN, což přímo závisí na rychlosti směrování WAN-LAN, na verzi firmwaru („firmwaru“) nainstalovaného na routeru Wi-Fi, rádiovém modulu Wi-Fi (body WiFi připojení vložené v WiFi router), jakož i na charakteristikách adaptéru Wi-Fi, jeho ovladačích, vzdálenosti od routeru, rádiovém šumu a dalších faktorech.

Zdroj

Tyto pokyny připravil a zveřejnil Ivan Morozov - vedoucí školicího střediska zastoupení společnosti TRENDnet v Rusku a SNS. Pokud si chcete zlepšit vlastní znalosti v oblasti moderních síťových technologií a síťového vybavení - zveme vás na naše bezplatné semináře!

110 Kapitola 2. Fyzická vrstva

rušení na lince. Jinými slovy, omezení šířky pásma kanálu omezuje jeho šířku pásma pro přenos binárních dat, dokonce i pro ideální kanály. Obvody využívající více úrovní napětí však existují a umožňují dosáhnout vyšších datových rychlostí. Budeme o tom diskutovat později v této kapitole.

Tabulka 2.1. Vztah mezi přenosovou rychlostí a počtem harmonických pro náš příklad

		1. harmonická, Hz	Harmonické prošly

V pojmu „šířka pásma“ je mnoho nejasností, protože pro elektrotechniky a informatiky znamená různé věci. Pro elektrotechnika je (analogická) šířka pásma, jak je uvedeno výše, hodnota v hertzech udávající šířku pásma. Pro počítačového vědce je (digitální) šířka pásma maximální datová rychlost na kanálu, tj. Hodnota měřená v bitech za sekundu. Ve skutečnosti je rychlost přenosu dat určena šířkou analogového pásma fyzického kanálu používaného k přenosu digitálních informací a tyto dva indikátory spolu souvisejí, jak uvidíme dále. V celé této knize bude z kontextu zřejmé, který výraz je v každém konkrétním případě míněn - šířka pásma analogového (Hz) nebo digitálního (bit / s).

2.1.3. Maximální rychlost přenos dat přes kanál

V roce 1924 dospěl americký vědec H. Nyquist z AT&T k závěru, že existuje určitá maximální přenosová rychlost, a to i pro ideální kanály. Odvodil rovnici pro nalezení maximální rychlosti přenosu dat v bezhlučném kanálu s omezenou šířkou pásma. V roce 1948 pokračoval Claude Shannon v Nyquistově práci a rozšířil ji na případ kanálu s náhodným (tj. Termodynamickým) šumem. Toto je nejdůležitější práce v celé teorii přenosu informací. Stručně zrekapitulujeme výsledky práce Nyquista a Shannona, které se dnes staly klasikou.

Nyquist dokázal, že pokud by libovolný signál procházel nízkoprůchodovým filtrem s propustným pásmem B, pak by takový filtrovaný signál mohl být zcela rekonstruován z diskrétních hodnot tohoto signálu měřených na frekvenci

2.1. Teoretický základ přenos dat   111

2B za sekundu. Nemá smysl měřit signál častěji než 2 B za sekundu, protože složky kmitočtu signálu byly odfiltrovány. Pokud se signál skládá z diskrétních úrovní V, bude Nyquistova rovnice vypadat takto:

maximální rychlost přenosu dat = 2B log2 V, bit / s.

Například bezhlučný kanál se šířkou pásma 3 kHz nemůže přenášet binární (tj. Dvouúrovňové) signály rychlostí přesahující 6000 bps.

Zvažovali jsme tedy případ tichých kanálů. V přítomnosti náhodného šumu v kanálu se situace prudce zhoršuje. Úroveň termodynamického šumu v kanálu se měří poměrem výkonu signálu k šumovému výkonu a je volána odstup signálu od šumu... Označíme-li sílu signálu jako S a sílu šumu jako N, pak bude poměr signálu k šumu roven S / N. Obvykle je hodnota poměru vyjádřena jako jeho desetinný logaritmus vynásobený 10: 10 lgS / N, protože jeho hodnota se může měnit ve velmi velkém rozsahu. Jednotka takové logaritmické stupnice se nazývá decibel (dB, dB); zde předpona „deci“ znamená „deset“ a „bel“ je jednotka pojmenovaná podle vynálezce telefonu Alexandra Grahama Bella. Poměr signálu k šumu 10 se tedy rovná 10 dB, poměr 100 se rovná 20 dB, poměr 1000 se rovná 30 dB atd. Výrobci stereofonních zesilovačů často uvádějí frekvenční pásmo (frekvenční rozsah), ve kterém má jejich zařízení lineární frekvenční odezva do 3 dB. Odchylka 3 dB odpovídá přibližně dvojnásobnému útlumu signálu (protože 10 log10 0,5 ≈ –3).

Hlavním výsledkem, který Shannon získal, bylo prohlášení, že maximální datová rychlost nebo kapacita kanálu s šířkou pásma B Hz a poměrem signálu k šumu rovnajícím se S / N se vypočítá podle vzorce:

maximální rychlost přenosu dat = B log2 (1 + S / N), bit / s.

Toto je nejlepší hodnota kapacity, kterou lze pozorovat pro skutečný kanál. Například šířka pásma kanálu Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL), který přistupuje k internetu prostřednictvím telefonních sítí, je přibližně 1 MHz. Poměr signálu k šumu do značné míry závisí na vzdálenosti mezi počítačem uživatele a telefonní ústřednou. U krátkých odkazů o délce 1 až 2 km je za velmi dobrou považována hodnota asi 40 dB. S takovými charakteristikami nebude kanál nikdy schopen vysílat více než 13 Mbit / s, bez ohledu na způsob modulace signálu, tj. Počet použitých úrovní signálu, vzorkovací rychlost atd. Poskytovatelé služeb tvrdí, že přenosové rychlosti dat se zvyšují až 12 Mbit / s, ale uživatelé jen zřídka dokážou pozorovat takovou kvalitu přenosu dat. Přesto je to vynikající výsledek za šedesát let vývoje technologií pro přenos informací, během nichž došlo k obrovskému skoku od kapacity kanálu charakteristické pro Shannonovu dobu k té, která existuje v moderních reálných sítích.

Výsledek získaný Shannonem a podpořený postuláty teorie informací je použitelný pro jakýkoli kanál s Gaussovým (tepelným) šumem. Pokusy dokázat opak jsou odsouzeny k neúspěchu. Aby bylo možné dosáhnout rychlosti přesahující 13 Mbit / s v kanálu ADSL, je nutné buď zlepšit poměr

Proč je rychlost přenosu dat při použití technologie ADSL vždy nižší než rychlost připojení? Proč se ADSL modem připojuje rychlostí 12 Mbps, ale rychlost měřená speedtest.net nepřesahuje 8 Mbps?

Při použití technologie ADSL je rychlost přenosu dat vždy alespoň o rychlost připojení nižší 13-15% ... Jedná se o technologické omezení, o kterém budeme diskutovat podrobněji níže. Nezáleží na ISP ani na použitém modemu.
V ideálních podmínkách s rychlostí připojení 12 Mb / s můžete očekávat maximální skutečnou rychlost ~ 10 Mb / s.

Ve skutečnosti kromě technologických omezení existuje řada faktorů, které snižují přenosovou rychlost. Tyto faktory probereme níže.

Technologie ADSL(Asymetric Digital Subscriber Line) je asymetrická technologie přenosu dat, ve které je dostupná šířka pásma kanálu distribuována mezi příchozí ( Stažení) a odchozí ( nahrát) provoz je asymetrický. Při připojování modemu ADSL se tedy používá rychlost k předplatiteli ( Stažení) a rychlost odběratele ( nahrát).
V sítích pro přenos dat ADSL se rychlost připojení měří v Megabitů za sekundu (Mb / s) nebo Kilobitů za sekundu (kb / s).
Například: čísla 10240/768 udávají, že maximální rychlost příchozího připojení k předplatiteli bude 10 240 Kb/s (rychlost, s jakou data přijdou do vašeho místního počítače), a maximální rychlost odchozího připojení od předplatitele bude 768 kb/s ( rychlost, ze které budou data pocházet z vašeho místní počítač na vzdálený server).
V tomto případě bude maximální rychlost při stahování souborů (rychlost odesílání) ~ 1000 Kilobyte za sekundu (KB / s).
Toto číslo je získáno pomocí následujícího vzorce:
rychlost připojení (10240) - 15% (1500) / 8 (pro převod kilobitů na kilobajty).

Internetové prohlížeče nebo správci stahování / stahování ukazují rychlost přenosu v Kilobajty za sekundu.

Například v prohlížeči Internet Expolrer je rychlost stahování souboru zobrazena v poli Přenosová rychlost(Přenosová rychlost): xxx kB / s(KB / s).

Prohlížeče a / nebo správci stahování / stahování pomocí tohoto obrázku odhadují přenosové rychlosti a vypočítávají celkovou dobu stahování souboru. Mějte však na paměti, že z mnoha důvodů se rychlost přenosu dat zobrazuje nepřesně. Data mohou být například ukládána do vyrovnávací paměti (to způsobí, že se časovače spustí s mírným zpožděním, což má za následek nesprávné čtení). Rychlost přenosu dat se také může lišit v závislosti na výkonu počítače.

Doporučujeme zkontrolovat skutečnou rychlost připojení následujícím způsobem. Nejspolehlivějším způsobem, jak získat spolehlivější výsledky, je změřit rychlost stahování souboru z webu vašeho poskytovatele internetových služeb.
Je třeba stáhnout soubor z webu poskytovatele a zjistit rychlost stahování tohoto souboru.

Mnoho uživatelů často používá ke kontrole rychlosti internetového kanálu populární internetové služby (například speedtest.net). Upozorňujeme vás na skutečnost, že kontrola rychlosti pomocí internetových služeb nezaručuje spolehlivé měření. V tomto případě bude přesnost měření rychlosti vašeho internetového kanálu záviset na vybraném serveru a jeho zatížení, jeho umístění, zatížení vašeho internetového kanálu a dalších faktorech.

Podívejme se blíže na faktory, které ovlivňují skutečnou rychlost připojení:

• Komunikační zařízení (přepínače IP ADSL) používá jako transportní protokol technologii bankomat(Režim asynchronního přenosu je asynchronní způsob přenosu dat). ATM je síťová vysoce výkonná přepínací a multiplexní technologie založená na přenosu dat ve formě rámců (buněk) pevné velikosti (53 bajtů).
  Jak víte, internet používá jako komunikační protokol protokol IP, a zejména protokol TCP / IP. ADSL používá jako transportní protokol ATM, a proto jsou data přenášena přes vaši linku ADSL pomocí TCP / IP přes ATM. Tito. IP rámce jsou zabaleny (zapouzdřeny) do buněk ATM a přeneseny přes linku DSL, poté znovu dekomprimovány přijímacím zařízením a jsou získány pravidelné rámce IP.
  V tomto případě budou velké pakety rozděleny na 48bajtové části. Pokud paket není rovnoměrně dělitelný 48, přidá se k němu odsazení, aby se získal celočíselný počet buněk o 48 bajtech. Po rozdělení paketu do buněk se 48 bajty se ke každé z výsledných buněk přidá záhlaví (5 bajtů).
  V důsledku toho dochází k poklesu rychlosti na úrovni 10% o rychlosti přenosu dat.
• Pomocí protokolu TCP / IP při přenosu dat snižuje rychlost na úrovni 3% na přenosové rychlosti, protože přenášeno užitečné informace(data) doplňuje informace o službě (protokol).

Výše uvedené faktory jsou samotná technologická omezení, která byla diskutována na začátku článku. Tato omezení vedou k tomu, že rychlost přenosu dat je vždy minimálně o rychlost připojení nižší 13-15% .

Existují ale i další faktory, které rychlost přenosu dat snižují.

• Teoreticky byste v okně prohlížeče nebo správci stahování / stahování při stahování souboru měli vidět přenosovou rychlost vypočítanou podle vzorce rychlost připojení - 15% (náklady při použití TCP / IP a ATM) / 8 (pro převod kilobitů na kilobajty), ale ve skutečnosti je rychlost zobrazena nižší a existují k tomu důvody:
  
  
  • Nastavení počítače. Například nedostatek paměti (virtuální / operační), zastaralý procesor, nestabilní operace (selhání) operačního systému ( modrá obrazovka) nebo softwarová chyba volný prostor na pevném disku, přítomnost malwaru / virů v počítači atd.
  
  
  • Ztráta paketů při přenosu dat. Velké množství ztrát je možné na špatných linkách (komunikační kanály) nebo při použití maximální povolené rychlosti připojení.
    Pokud během přenosu rámců dojde ke ztrátě paketů, pak protokol TCP / IP zaznamená chybějící paket v obecném datovém proudu, nerozpozná jeho přijetí a poté zahájí opakovaný přenos ztracených dat. Procedura opakovaného přenosu přináší další zpoždění.
    Protokol TCP / IP tedy kromě důležité funkce monitorování a přenosu dat zpomaluje rychlost přenosu dat v případě velkých ztrát paketů na lince.
    Chcete -li zkontrolovat kvalitu připojení k serveru na internetu, můžete použít nástroj ping(ping). PROTI příkazový řádek operační systém, spusťte příkaz ping -t název_webu, například ping -t www.download.com... Počkejte 30 sekund a poté stisknutím Ctrl + C ukončete obslužný program. Statistiky budou udávat% ztráty paketů. Pokud je ztráta paketů větší než 5%, bude výkon TCP / IP na zadaném webu špatný.
  
  
  • Přetížení serverů a bran poskytovatele. Záleží na struktuře sítě poskytovatele (například mnoho bran) nebo na nízké šířce pásma odchozího kanálu poskytovatele. K problému dochází, když je maximální zátěž uživatele. Příliš mnoho přístupů na server může překročit jeho maximální využití ve špičce a způsobit zpomalení.
  
  
  • Problémy se směrováním mohou také způsobit pokles rychlosti. Pokud jsou zjištěny problémy se směrováním, lze pakety přesměrovat po alternativních trasách, což způsobí zpoždění přenosu dat.
  
  
  • Používání Protokol PPPoE může vést ke snížení rychlosti. PPPoE je tunelování síťový protokol linkový přenos PPP rámců přes ethernet. Používá se hlavně službami DSL. PPPoE je protokol náročný na zdroje a požadavky na CPU se při přenosu síťových dat zvyšují. V závislosti na implementaci a používání PPPoE můžete zaznamenat pokles maximální rychlosti až o 5-25%.
  
  
  • Nedostatečný (nízký) výkon serveru BRAS (Broadband Remote Access Server). Širokopásmový router pro vzdálený přístup (BRAS) směruje provoz na / z přepínače DSL (DSLAM) v sítích ISP. BRAS sedí v jádru sítě poskytovatele a agreguje připojení uživatelů ze sítě přístupové vrstvy. Směrovač provádí logické ukončení tunelů typu point-to-point (PPP). Mohou to být zapouzdřené tunely PPP přes Ethernet (PPPoE) nebo PPP přes ATM (PPPoA). BRAS je také rozhraním pro systémy ověřování, autorizace a účtování provozu.
  
  
  • Možné omezení rychlosti podle tarifního plánu na serveru BRAS. Typický případ, kdy je rychlost fyzického připojení jedna a rychlost příjmu dat je omezena placeným tarifem.
  
  
  • Při používání doplňkové služby, například IPTV ( digitální televize), přijímaný televizní proud také zabírá určitou šířku pásma, obvykle asi 4 Mbit / s pro kanály se standardním rozlišením. Maximální rychlost příjmu dat při používání služby IPTV lze vypočítat podle následujícího vzorce:
    rychlost připojení - 15% - rychlost přenosu IPTV.
    Například, rychlost připojení (10240) - 15% (1500) - rychlost přenosu IPTV (4000) = 4700 Kbps (587 Kb / s).