Moderno bežični internet se razvija vrlo brzo. Čak ni prije 3 godine nitko nije razmišljao o masovnom širenju 4G -a na području gotovo cijele središnje Rusije, a veliki su operateri to imali samo u planovima. Sada se brzi Internet pojavljuje u novim naseljima. Dok su prethodne generacije 2G i 3G bile dugo uspostavljeni standardi, 4G i LTE napreduju svake godine. U ovom ćete članku saznati koja je najveća brzina 4G interneta i kako je mjeriti. U sljedećem odjeljku također pročitajte koristan materijal o tome kako se i po čemu razlikuju jedni od drugih.

Koju bi brzinu trebao imati 4 Ji?

S obzirom na 4G LTE mrežu, koja je prva generacija nova tehnologija 4 Bože, tada će pokazatelji biti mnogo niži od navedenih. Još 2008. godine postavljeni su standardi prema kojima bi najveća brzina u 4G mrežama trebala biti sljedeća:

• 100Mb / s za mobilne pretplatnike. To uključuje automobile, vlakove i tako dalje;
• 1Gb / s za statične pretplatnike (pješake i stacionarna računala).

Međutim, u stvarnosti su stvari gore od navedenih standarda. Ove su parametre tvorci tehnologije postavili u idealnim uvjetima bez smetnji, opterećenja mreže i drugih neugodnih trenutaka. Zapravo, za statične pretplatnike prava figura ne prelazi 100Mb / s. Međutim, operateri glasno tvrde 200-300Mb / s. Toj su se brojci najbliže približili Megafon i Beeline, koji su pokrenuli mrežu s podrškom za LTE Advanced ili 4G +. Pokazatelji ovog standarda dosežu 150Mb / s pod idealnim uvjetima. Međutim, jasno daje do znanja da će masovna distribucija LTE Advanced -a morati dugo čekati. Osim toga, sve veći broj pretplatnika povećat će opterećenje mreže, što će dovesti do smanjenja prosjeka.

- Zašto vam treba nubuk u Situ?
- Za iznimno korištenje mogućnosti bluetootha i komunikaciju s drugim pretplatnicima u cijeloj regiji Rusije putem Wi-Fi-ja!
(C) Uralske okruglice

Prvi radna skupina IEEE 802.11 najavljen je 1990. godine i neprekidno radi 25 godina. bežični standardi... Glavni trend je stalno povećanje stopa prijenosa podataka. U ovom članku pokušat ću pratiti razvoj tehnologije i pokazati kako je osigurano povećanje produktivnosti i što treba očekivati ​​u bliskoj budućnosti. Pretpostavlja se da je čitatelj upoznat s osnovnim načelima bežične komunikacije: vrstama modulacije, dubinom modulacije, širinom spektra itd. i poznaje osnovna načela Wi-Fi mreža. Zapravo, nema mnogo načina za povećanje propusnosti komunikacijskog sustava, a većina ih je implementirana u različitim fazama poboljšanja standarda grupe 802.11.

Pregledat će se standardi fizičkog sloja iz međusobno kompatibilne linije a / b / g / n / ac. 802.11af (Wi-Fi preko zemaljske televizije), 802.11ah (0,9 MHz Wi-Fi za implementaciju IoT koncepta) i 802.11ad (Wi-Fi za brzu komunikaciju perifernih uređaja poput monitora i vanjskih pogona) su nekompatibilni s druge strane, imaju različite domete i nisu prikladni za analizu razvoja tehnologija prijenosa podataka kroz dugo razdoblje. Osim toga, standardi koji definiraju sigurnost (802.11i), QoS (802.11e), roaming (802.11r) itd. Neće ostati u obzir, jer samo neizravno utječu na brzinu prijenosa podataka. U daljnjem tekstu govorimo o kanalu, takozvanoj bruto stopi, koja je očito veća od stvarne brzine prijenosa podataka zbog velikog broja paketa usluga u radijskoj razmjeni.

Prvi bežični standard bio je 802.11 (bez slova). Omogućavao je dvije vrste prijenosnih medija: radio frekvenciju 2,4 GHz i infracrveno područje 850-950 nm. IR uređaji nisu bili široko rasprostranjeni i nisu dobili razvoj u budućnosti. U pojasu 2,4 GHz osigurane su dvije metode širenja spektra (širenje spektra sastavni je dio modernih komunikacijskih sustava): rasprostranjeni spektar skakanja frekvencija (FHSS) i izravno širenje slijeda (DSSS). U prvom slučaju sve mreže koriste isti frekvencijski pojas, ali s različitim algoritmima ponovne izgradnje. U drugom slučaju već postoje frekvencijski kanali od 2412 MHz do 2472 MHz s korakom od 5 MHz, koji su preživjeli do danas. Sekvenca rasipanja je Barkerova sekvenca s 11 čipova. U tom slučaju maksimalna brzina prijenosa podataka kretala se od 1 do 2 Mbit / s. U to vrijeme, čak i uzimajući u obzir činjenicu da u najidealnijim uvjetima korisna brzina prijenosa podataka putem Wi-Fi-ja ne prelazi 50% brzine kanala, takve su brzine izgledale vrlo atraktivno u usporedbi s brzinama pristupa modema Internet.

Za prijenos signala u 802.11 korišteno je 2- i 4-pozicioniranje, koje je osiguralo rad sustava čak i u nepovoljnim uvjetima signal-šum i nije zahtijevalo složene odašiljačko-prijemne module.
Na primjer, za ostvarivanje brzine prijenosa podataka od 2 Mbps, svaki preneseni simbol zamjenjuje se s nizom od 11 simbola.

Dakle, brzina čipa je 22 Mbps. Tijekom jednog ciklusa prijenosa prenose se 2 bita (4 razine signala). Tako je brzina ključa 11 bauda, ​​a glavni režanj spektra 22 MHz, vrijednost koja se u odnosu na 802.11 često naziva širina kanala (zapravo, spektar signala je beskonačan).

U tom slučaju, prema Nyquistovom kriteriju (broj neovisnih impulsa u jedinici vremena ograničen je na dvostruko veću maksimalnu širinu kanala), za prijenos takvog signala dovoljna je propusnost od 5,5 MHz. U teoriji, uređaji 802.11 trebali bi zadovoljavajuće raditi na kanalima udaljenim 10 MHz (za razliku od kasnijih implementacija standarda, koje zahtijevaju emitiranje na frekvencijama udaljenim najmanje 20 MHz).

Vrlo brzo, brzine 1-2 Mbit / s nisu bile dovoljne i 802.11 zamijenjen je standardom 802.11b, u kojem je brzina prijenosa podataka povećana na 5,5, 11 i 22 (izborno) Mbit / s. Povećanje brzine postignuto je smanjenjem redundancije kodiranja koje ispravlja greške s 1/11 na ½ pa čak i 2/3 zbog uvođenja blok (CCK) i superfinih (PBCC) kodova. Osim toga, maksimalan broj modulacijskih stupnjeva povećan je na 8 po prenesenom simbolu (3 bita po 1 baudu). Širina kanala i korištene frekvencije nisu se promijenile. No, sa smanjenjem redundancije i povećanjem dubine modulacije, zahtjevi za omjerom signala i šuma neizbježno su se povećali. Budući da je povećanje snage uređaja nemoguće (zbog uštede energije) Mobilni uredaji i zakonska ograničenja), to se ograničenje očitovalo u neznatnom smanjenju područja usluge pri novim brzinama. Područje usluge pri naslijeđenim brzinama od 1-2 Mbps nije se promijenilo. Odlučeno je potpuno napustiti metodu širenja spektra metodom skakanja frekvencije. Više se nije koristio u Wi-Fi obitelji.

Sljedeći korak povećanja brzine na 54 Mbps implementiran je u standard 802.11a (ovaj standard počeo se razvijati ranije od standarda 802.11b, ali je konačna verzija objavljena kasnije). Povećanje brzine uglavnom je postignuto povećanjem dubine modulacije na 64 razine po simbolu (6 bita po 1 baudu). Osim toga, radijski frekvencijski dio je radikalno revidiran: izravno širenje sekvence zamijenjeno je širenjem spektra razdvajanjem serijskog signala na paralelno ortogonalno podosjećanje (OFDM). Upotreba paralelnog prijenosa na 48 podkanala omogućila je smanjenje intersimbolskih smetnji povećanjem trajanja pojedinih simbola. Prijenos podataka odvijao se u rasponu od 5 GHz. U tom slučaju širina jednog kanala je 20 MHz.

Za razliku od standarda 802.11 i 802.11b, čak i djelomično preklapanje ovog opsega može dovesti do pogrešaka prijenosa. Srećom, u rasponu od 5 GHz, udaljenost između kanala je istih 20 MHz.

802.11g nije napredak u smislu brzina prijenosa podataka. Zapravo, ovaj je standard postao kompilacija 802.11a i 802.11b u opsegu 2,4 GHz: podržavao je brzine oba standarda.

ali ovu tehnologiju zahtijeva Visoka kvaliteta proizvodnja radio dijelova uređaja. Osim toga, te se brzine u osnovi ne mogu ostvariti mobilni terminali(glavna ciljna skupina Wi-Fi standarda): prisutnost 4 antene s dovoljnim razmakom ne može se implementirati u uređaje male veličine, kako zbog nedostatka prostora, tako i zbog nedostatka energije dovoljne za 4 primopredajnika.

U većini slučajeva brzina od 600 Mbps nije ništa drugo nego marketinški trik i nije izvediva u praksi, budući da se zapravo može postići samo između fiksnih pristupnih točaka instaliranih u istoj prostoriji s dobrim omjerom signala i šuma.

Sljedeći korak u brzini prijenosa poduzeo je standard 802.11ac: najveća brzina koju standard predviđa je do 6,93 Gbps, no zapravo ta brzina još nije postignuta ni na jednoj opremi na tržištu. Povećanje brzine postignuto je povećanjem propusnosti do 80 pa čak i do 160 MHz. Ta se širina pojasa ne može omogućiti u pojasu od 2,4 GHz, pa standard 802.11ac funkcionira samo u pojasu od 5 GHz. Drugi faktor u povećanju brzine je povećanje dubine modulacije na 256 razina po simbolu (8 bita po 1 bauda) Nažalost, takva se dubina modulacije može postići samo blizu točke zbog povećanih zahtjeva za omjer signal / šum. Ova poboljšanja omogućila su povećanje brzine do 867 Mbps. Ostatak povećanja je posljedica prethodno spomenutih 8x8: 8 MIMO tokova. 867x8 = 6,93 Gbps. MIMO tehnologija je poboljšana: po prvi put u Wi-Fi standardu informacije u jednoj mreži mogu se istovremeno prenositi na dva pretplatnika koristeći različite prostorne tokove.

U vizualnijem obliku, rezultati u tablici:

U tablici su navedeni glavni načini povećanja propusnosti: " -" - metoda nije primjenjiva, "+" - brzina je povećana zbog ovog faktora, "=" - taj je faktor ostao nepromijenjen.

Resursi za smanjenje redundancije već su iscrpljeni: maksimalna stopa koda za ispravljanje grešaka 5/6 postignuta je u standardu 802.11a i od tada se nije povećala. Povećanje dubine modulacije teoretski je moguće, ali sljedeći korak je 1024QAM, što je vrlo zahtjevno za omjer signala i šuma, što će iznimno smanjiti raspon pristupne točke pri velikim brzinama. Istodobno će se povećati zahtjevi za implementaciju hardvera primopredajnika. Smanjenje intersimbolskog zaštitnog intervala također nije vjerojatno da će biti smjer za poboljšanje brzine - njegovo smanjenje prijeti povećanjem pogrešaka uzrokovanih intersimbolskim smetnjama. Povećanje propusnosti kanala iznad 160 MHz također je teško moguće, budući da će mogućnosti za organiziranje ćelija koje se ne preklapaju biti jako ograničene. Povećanje broja MIMO kanala izgleda još manje realno: čak 2 kanala predstavljaju problem mobilnim uređajima (zbog potrošnje energije i veličine).

Od navedenih metoda povećanja brzine prijenosa, većina povrata za njihovu uporabu oduzima korisno područje pokrivanja: smanjuje se propusnost valova (prijelaz s 2,4 na 5 GHz) i zahtjevi za omjer signala i šuma ( povećanje dubine modulacije, povećanje brzine koda) povećanje. Stoga u svom razvoju Wi-Fi mreže stalno nastoje smanjiti područje opsluživanja za jedan bod u korist brzine prijenosa podataka.

Sljedeća se područja mogu koristiti kao dostupna područja za poboljšanje: dinamička raspodjela OFDM podnositelja među pretplatnicima u širokim kanalima, poboljšanje algoritma za pristup mediju s ciljem smanjenja prometa usluga i korištenje tehnika kompenzacije smetnji.

Sumirajući gore navedeno, pokušat ću predvidjeti trendove u razvoju Wi-Fi mreža: malo je vjerojatno da će u sljedećim standardima biti moguće ozbiljno povećati brzinu prijenosa podataka (ne mislim da je više od 2- 3 puta), ako nema kvalitativnog skoka bežične tehnologije: gotovo su sve mogućnosti za kvantitativni rast iscrpljene. Rastuće potrebe korisnika u prijenosu podataka bit će moguće zadovoljiti samo povećanjem gustoće pokrivenosti (smanjenjem raspona točaka zbog kontrole snage) i racionalnijom raspodjelom postojeće propusnosti među pretplatnicima.

Općenito, čini se da je trend smanjenja područja usluga glavni trend u suvremenim bežičnim komunikacijama. Neki stručnjaci vjeruju da je standard LTE dosegao vrhunac svojih kapaciteta i da se neće moći dalje razvijati zbog temeljnih razloga povezanih s ograničenim frekvencijskim resursom. Stoga u zapadnom mobilne mreze Tehnologije za istovar se razvijaju: u svakoj se prilici telefon povezuje na Wi-Fi od istog operatora. To se naziva jednim od glavnih načina spasenja. mobilni internet... U skladu s tim, uloga Wi-Fi mreža s razvojem 4G mreža ne samo da se ne smanjuje, nego se povećava. Što za tehnologiju postavlja sve više novih izazova velike brzine.

Ovaj će vam članak pomoći da neovisno razumijete tehničke suptilnosti povezane s WiFi mrežama, tehničke parametre usmjerivača, mjerne jedinice propusnosti komunikacijskih kanala i zašto propusnost navedena u specifikacijama (teoretski izračunata) ne odgovara stvarnosti.

U kojim se jedinicama mjeri brzina internetske veze?

U tehničkim specifikacijama uređaja i ugovorima za pružanje komunikacijskih usluga s internetskim davateljem pojavljuju se jedinice kilobajta u sekundi i, u većini slučajeva, megabita u sekundi (kbps; kb / s; kb / s; kbps, Mbps; Mb / s; Mb / s; Mbps - malo slovo "b"). Ove mjerne jedinice općenito su prihvaćene u telekomunikacijama i mjere širinu pojasa uređaja, priključaka, sučelja i komunikacijskih kanala. Redoviti korisnici i davatelji internetskih usluga radije ne koriste takav specijalizirani izraz nazivajući ga "brzina interneta" ili "brzina veze".

Mnogi korisnički programi (torrent klijenti, preuzimači, internetski preglednici) prikazuju brzinu prijenosa podataka u drugim jedinicama, koje su vrlo slične kilobitima u sekundi i megabitima u sekundi, ali to su potpuno različite mjerne jedinice - kilobajti i megabajti u sekundi. Te se vrijednosti često međusobno brkaju jer imaju sličan pravopis.

Kilobajti u sekundi (koji predstavljaju brzinu prijenosa podataka korisničkih programa) obično se nazivaju KB / s, KB / s, KB / s ili KBps.

Megabajti u sekundi - MB / s, MB / s, MB / s ili MBps.

Kilobajti i megabajti u sekundi uvijek se pišu velikim slovom "B" na engleskom i ruskom pravopisu: MB / s, MB / s, MB / s, MBps.

Jedan bajt sadrži 8 bitova, pa se Megabajt razlikuje od Megabita (kao i Kilobita iz Kilobita) 8 puta.

Za pretvaranje "Megabajta u sekundi" u "Megabajta u sekundi", morate pomnožiti vrijednost izraženu u MB / s (Megabajti u sekundi) s osam.

Na primjer, ako preglednik ili torrent klijent prikazuje brzinu prijenosa podataka od 3 MB / s (megabajti u sekundi), tada će u megabitima to biti osam puta više - 24 Mbps (megabita u sekundi).

Za pretvaranje iz "Megabita u sekundi" u "Megabajta u sekundi" morate vrijednost izraženu u megabitima u sekundi podijeliti s osam.

Na primjer, ako tarifni plan davatelja usluga predviđa dodjelu propusnosti od 8 Mbit / s (megabita u sekundi), tada će prilikom preuzimanja torrent -a na računalo klijentski program prikazati najveću vrijednost od 1 Mbyte / s (ako nema ograničenja na strani poslužitelja i nema preopterećenja).

Kako na internetu testirati brzinu internetske veze?

Kako biste testirali propusnost, možete koristiti jedan od besplatnih resursa za mjerenje brzine interneta: Speedtest.net ili 2ip.ru.

Obje stranice mjere širinu pojasa od poslužitelja za odabir do računala na kojem se mjeri brzina. Budući da duljina komunikacijskog kanala može biti od nekoliko stotina metara do nekoliko tisuća kilometara, preporučuje se odabir zemljopisno najbližeg poslužitelja (iako može biti i jako opterećen). Testiranje je najbolje obaviti u vrijeme kada je aktivnost mrežnih klijenata davatelja usluga najmanja (na primjer, ujutro ili kasno navečer). Točnost mjerenja brzine internetske veze nije idealna zbog velikog broja različitih čimbenika koji uvelike utječu na propusnost, ali je sasvim sposobna dati predodžbu o stvarnoj brzini internetske veze.

Internetski davatelj dodjeljuje propusnost za svakog pretplatnika za pristup internetu u skladu s tarifnim planom pretplatnika (davatelj "smanjuje" brzinu u skladu s tarifni plan). Međutim, mnogi internetski preglednici, kao i čarobnjaci za preuzimanje datoteka, torrent klijenti ne prikazuju propusnost komunikacijskog kanala u megabitima u sekundi, već u megabajtima u sekundi, što često uzrokuje zabunu.

Testirajmo brzinu internetske veze na primjeru resursa speedtest.net. Morate kliknuti gumb "POČNI TEST preporučeni poslužitelj".

Resurs će automatski odabrati najbliži poslužitelj i početi testirati brzinu interneta. Rezultat testa bit će propusnost od pružatelja usluga do pretplatnika ("DOWNLOAD SPEED") i propusnost od pretplatnika do davatelja usluga ("UPLOAD SPEED"), koja će biti izražena u megabitima u sekundi.

Brzina kroz usmjerivač "nije to", usmjerivač "smanjuje" brzinu

Često se korisnici, nakon kupnje usmjerivača, povezivanja i konfiguriranja, suočavaju s problemom da je brzina internetske veze postala manja nego prije kupnje usmjerivača. Ovaj je problem osobito čest kod tarifa za brzi internet.

Na primjer, ako imate tarifni plan koji predviđa "brzinu internetske veze" od 100 Mbit / s, a kada kabel davatelja usluga priključite "izravno" na mrežnu karticu računala, brzina interneta u potpunosti je u skladu s tarifnim planom :

Kad spojite kabel davatelja usluga na WAN priključak usmjerivača, a računalo na LAN priključak, često možete primijetiti smanjenje propusnosti (ili, kako kažu, "usmjerivač smanjuje brzinu tarifnog plana"):

Najlogičnije je pretpostaviti da je u ovoj shemi problem u samom usmjerivaču i brzina usmjerivača ne odgovara brzini tarifnog plana. Međutim, ako spojite "sporiji" tarifni plan (na primjer, 50 Mbit / s), primijetit ćete da usmjerivač više ne smanjuje brzinu, a "Brzina interneta" odgovara onoj navedenoj u tarifnom planu:

Među inženjerima terminologija "usmjerivač smanjuje brzinu" ili "brzina usmjerivača" nije prihvaćena-oni obično koriste izraze "Brzina usmjeravanja WAN-LAN-a", "Brzina prebacivanja WAN-LAN-a" ili "Propusnost WAN-LAN-a".

Propusnost WAN-LAN-a mjeri se u megabitima u sekundi (Mbps) i odgovorna je za performanse usmjerivača. Za brzinu prebacivanja WAN -LAN -a i za performanse usmjerivača u cjelini odgovoran je hardver usmjerivača (V / W - od engleskog "Hardver", naznačeno na naljepnici koja je zalijepljena na dno uređaja) - ovo je model i frekvencija takta procesora usmjerivača, volumen RAM memorija, model prekidača (prekidač ugrađen u usmjerivač), standard i model WI-Fi radio modula (Wi-Fi pristupna točka) ugrađenog u usmjerivač. Osim hardverske verzije uređaja (H / W), verzija instaliranog mikro softver("Firmware") instaliran na usmjerivaču. Zato se preporučuje ažuriranje verzije firmvera uređaja odmah nakon kupnje.

Nakon "bljeskanja" ili, stručno govoreći, nakon ažuriranja firmvera na preporučenu verziju firmvera, trebala bi se povećati stabilnost usmjerivača, razina optimizacije uređaja za rad u mrežama ruskih davatelja usluga, kao i WAN-LAN propusnost.

Valja napomenuti da brzina prebacivanja WAN-LAN-a ne ovisi samo o verziji hardvera uređaja (H / W) i verziji firmvera, već i o protokolu povezivanja s davateljem usluga.

Najbrža brzina usmjeravanja WAN -LAN -a postiže se korištenjem protokola DHCP i Static IP veze, najsporija - kada davatelj koristi VPN tehnologiju, a ako se koristi PPTP - najniža.

Brzina WiFi veze

Mnogi korisnici povezani na Wi-Fi mrežu nisu uvijek zadovoljni brzinom veze. Pitanje je prilično složeno i zahtijeva detaljno razmatranje.

a. Stvarne brzine Wi-FI tehnologije

Ovako izgledaju često postavljana pitanja na ovu temu:

"Moj tarifni plan predviđa brzinu od 50 Mbit / s - zašto je samo 20?"

"Zašto je napisano na okviru 54 Mbps, a klijentski program prikazuje maksimalno 2,5 MB / s pri preuzimanju torrent (što je jednako 20 Mbps)?"

"Zašto je napisano na kutiji 150 Mbit / s, a klijentski program prikazuje 2,5 - 6 MB / s prilikom preuzimanja torrent -a (što je jednako 20 - 48 Mbit / s)?"

"Zašto je napisano na kutiji 300 Mbit / s, a klijentski program prikazuje 2,5 - 12 MB / s prilikom preuzimanja torrent -a (što je jednako 20 - 96 Mbit / s)?"

Na kutijama i specifikacijama uređaja naznačena je teoretski izračunata najveća propusnost za idealne uvjete određenog Wi-Fi standarda (zapravo, za vakuum).

U stvarnim uvjetima, propusnost i pokrivenost mreže varirat će ovisno o smetnjama drugih uređaja, zagušenju WiFi-ja, preprekama (i materijalu od kojeg su izrađene) i drugim čimbenicima.

Mnogi korisnički programi koje isporučuju proizvođači s WiFi adapterima, kao i pomoćni programi operacijski sustav Windows, kada je povezan putem Wi-Fi-ja, prikazuje točno "teoretsku" propusnost, a ne stvarnu brzinu prijenosa podataka, što dovodi korisnike u zabludu.

Kao što pokazuju rezultati ispitivanja, maksimalna stvarna propusnost je oko 3 puta niža od one navedene u specifikacijama za uređaj ili za jedan ili drugi standard IEEE 802.11 (standardi Wi-Fi tehnologije):

b. WLAN-WLAN. Brzina Wi-Fi-ja (ovisno o udaljenosti)

Svi moderni i relevantni Wi-Fi standardi danas rade na sličan način.

U svakom trenutku aktivna Wi-Fi oprema (pristupna točka ili usmjerivač) radi samo s jednim klijentom (WiFi adapterom) od svih WiFi mreže, a svi mrežni uređaji primaju posebne servisne informacije o tome koliko će dugo radio kanal biti rezerviran za prijenos podataka. Prijenos se odvija u poludupleksnom načinu rada, tj. zauzvrat - od aktivne Wi -Fi opreme do klijentskog adaptera, zatim obrnuto i tako dalje. Istodobni "paralelni" prijenos podataka (dupleks) nije moguć u Wi-Fi tehnologiji.

Tako će brzina razmjene podataka između dva klijenta (brzina prebacivanja WLAN-WLAN) jedne Wi-Fi mreže koju je stvorio jedan uređaj (pristupna točka ili usmjerivač) biti (u idealnom slučaju) dva ili više puta manja (ovisno o udaljenost), od maksimalne stvarne brzine prijenosa podataka u cijeloj mreži.

Primjer:

Dva računala sa Wi-Fi adapter IEEE 802.11g standardni Wi-Fi usmjerivač spojen je na jedan IEEE 802.11g Wi-Fi usmjerivač. Oba računala nalaze se na maloj udaljenosti od usmjerivača. Cijela mreža ima maksimalno ostvarivu teoretsku propusnost od 54 Mbit / s (što je zapisano u specifikacijama uređaja), dok stvarna brzina razmjene podataka neće premašiti 24 Mbit / s.

No, budući da je Wi-Fi tehnologija poludupleksni prijenos podataka, radijski modul Wi-Fi mora se dva puta češće prebacivati ​​između dva mrežna klijenta (Wi-Fi adapteri) nego da postoji samo jedan klijent. Sukladno tome, stvarna brzina prijenosa podataka između dva adaptera bit će dva puta niža od najveće stvarne za jednog klijenta. V. ovaj primjer, maksimalna stvarna brzina razmjene podataka za svako računalo bit će 12 Mbps. Podsjetimo da govorimo o prijenosu podataka s jednog računala na drugo putem usmjerivača putem wifi veze (WLAN-WLAN).

Ovisno o udaljenosti mrežnog klijenta od pristupne točke ili usmjerivača, promijenit će se "teoretska" i, kao posljedica, "stvarna" brzina prijenosa podataka putem WiFi -a. Podsjetimo se da je to oko 3 puta manje od "teorijskog".

To je zbog činjenice da aktivna WiFi oprema, koja radi u poludupleksnom načinu rada, zajedno s adapterima, mijenja parametre signala (tip modulacije, brzina konvolucijskog kodiranja itd.) Ovisno o uvjetima u radijskom kanalu (udaljenost, prisutnost prepreke i smetnje) ...

Kada je mrežni klijent u području pokrivenosti s "teoretskom" propusnošću od 54 Mbps, njegova najveća stvarna brzina bit će 24 Mbps. Kad se klijent pomakne na udaljenost od 50 metara u uvjetima izravne optičke vidljivosti (bez prepreka i smetnji), to će biti 2 Mbps. Sličan učinak može izazvati i prepreka u obliku debelog nosivog zida ili masivne metalne konstrukcije-možete biti na udaljenosti od 10-15 metara, ali iza ove prepreke.

c. IEEE 802.11n usmjerivač, IEEE 802.11g adapter

Razmotrimo primjer gdje Wi-Fi mreža stvara Wi-Fi usmjerivač standarda IEEE 802.11 n (150 Mbps). Prijenosno računalo s Wi-Fi adapterom standarda IEEE 802.11n (300 Mbps) i stacionarno računalo s Wi-Fi adapterom standarda IEEE 802.11g (54 Mbps):

U ovom primjeru cijela mreža ima maksimalnu "teoretsku" brzinu od 150 Mbps, budući da je izgrađena na Wi-Fi usmjerivaču standarda IEEE 802.11n, 150 Mbps. Maksimalna stvarna brzina WiFi -a neće premašiti 50 Mbps. Budući da su svi WiFi standardi koji rade na istom frekvencijskom području međusobno kompatibilni, možete se povezati s takvom mrežom pomoću WiFi adaptera standarda IEEE 802.11g, 54 Mbps. Istodobno, najveća stvarna brzina neće prelaziti 24 Mbit / s. Kad je prijenosno računalo s WiFi adapterom standarda IEEE 802.11n (300 Mbps) spojeno na ovaj usmjerivač, korisnički programi klijenta mogu prikazati vrijednost maksimalne "teoretske" brzine od 150 Mbps, (mrežu stvara uređaj standard IEEE 802.11n, 150 Mbps), ali najveća stvarna brzina neće biti veća od 50 Mbps. U ovoj shemi, WiFi usmjerivač će raditi s adaptorom klijenta IEEE 802.11g pri stvarnoj brzini koja ne prelazi 24 Mbps, te s adapterom IEEE 802.11n pri stvarnoj brzini koja ne prelazi 50 Mbps. Ovdje se moramo sjetiti da je WiFi tehnologija poludupleksna veza, a pristupna točka (ili usmjerivač) može raditi samo s jednim klijentom mreže, a svi ostali klijenti mreže su "obaviješteni" o vremenu za koje radio kanal rezervirano je za prijenos podataka.

d. Brzina WiFi -ja kroz usmjerivač. WAN-WLAN

Što se tiče povezivanja putem Wi-Fi veza na Wi-Fi usmjerivač, brzina preuzimanja torrent-a može biti čak niža od gore navedenih vrijednosti.

Ove vrijednosti ne mogu premašiti brzinu prebacivanja WAN-LAN-a, jer je to glavna karakteristika performansi usmjerivača.

Dakle, ako specifikacije (i na kutiji) uređaja ukazuju na brzinu prijenosa podataka putem Wi-Fi-ja do 300 Mbps, te parametar WAN-LAN za ovaj model, njegovu verziju hardvera, verziju firmvera, kao i vrstu a protokol povezivanja je 24 Mbps, tada brzina prijenosa podataka putem Wi-Fi-ja (na primjer, pri preuzimanju torrent-a) ni pod kojim uvjetima ne može premašiti 3 Mbps (24 Mbps). Ovaj se parametar naziva WAN-WLAN, koji izravno ovisi o brzini usmjeravanja WAN-LAN-a, o verziji firmvera ("firmware") instaliranom na Wi-Fi usmjerivaču, Wi-Fi radijskom modulu (točke WiFi pristup ugrađen u WiFi usmjerivač), kao i o karakteristikama Wi-Fi adaptera, njegovim upravljačkim programima, udaljenosti od usmjerivača, radijskoj buci i drugim čimbenicima.

Izvor

Ovo uputstvo pripremio je i objavio Ivan Morozov - voditelj Centra za obuku predstavništva TRENDneta u Rusiji i ZND -u. Želite li unaprijediti vlastita znanja iz područja suvremenih mrežnih tehnologija i mrežne opreme - pozivamo vas na naše besplatne seminare!

110 Poglavlje 2. Fizički sloj

smetnje na liniji. Drugim riječima, ograničavanje propusnosti kanala ograničava njegovu propusnost za prijenos binarnih podataka, čak i za idealne kanale. Međutim, krugovi koji koriste više razina napona postoje i omogućuju postizanje većih brzina prijenosa podataka. O tome ćemo kasnije u ovom poglavlju.

Tablica 2.1. Odnos između brzine prijenosa i broja harmonika za naš primjer

		1. harmonik, Hz	Harmonike su prošle

Postoji velika zabuna oko pojma "širina pojasa" jer za elektroinženjere i informatičare znači različite stvari. Za elektrotehničara je (analogna) širina pojasa, kako je gore objašnjeno, vrijednost u hercima koja označava širinu pojasa. Informatičaru je (digitalna) propusnost najveća brzina prijenosa podataka na kanalu, odnosno vrijednost mjerena u bitovima u sekundi. Zapravo, brzina prijenosa podataka određena je analognom propusnošću fizičkog kanala koji se koristi za prijenos digitalnih informacija, a dvije su povezane, kao što ćemo vidjeti kasnije. U cijeloj ovoj knjizi iz konteksta će biti jasno na koji se pojam misli u svakom konkretnom slučaju - analognu (Hz) ili digitalnu (bit / s) propusnost.

2.1.3. Maksimalna brzina prijenos podataka putem kanala

Godine 1924. američki znanstvenik H. Nyquist iz AT&T -a zaključio je da postoji određena maksimalna brzina prijenosa, čak i za idealne kanale. Izveo je jednadžbu za pronalaženje maksimalne brzine prijenosa podataka u bešumnom kanalu s ograničenom propusnošću. Godine 1948. Claude Shannon nastavio je Nyquistovo djelo i proširio ga na slučaj kanala sa slučajnim (tj. Termodinamičkim) šumom. Ovo je najvažniji rad u cijeloj teoriji prijenosa informacija. Ukratko ćemo pregledati rezultate rada Nyquista i Shannona, koji su danas postali klasici.

Nyquist je dokazao da bi se, ako je proizvoljan signal prošao kroz niskopropusni filter s propusnim pojasom B, takav filtrirani signal mogao u potpunosti rekonstruirati iz diskretnih vrijednosti ovog signala mjerenih na frekvenciji

2.1. Teorijske osnove prijenos podataka   111

2B u sekundi. Nema smisla mjeriti signal češće od 2B u sekundi, budući da su komponente više frekvencije signala filtrirane. Ako se signal sastoji od V diskretnih razina, tada će Nyquistova jednadžba izgledati ovako:

maksimalna brzina prijenosa podataka = 2B log2 V, bit / s.

Tako, na primjer, bešumni kanal s propusnošću od 3 kHz ne može prenositi binarne (tj. Dvorazinske) signale brzinom većom od 6000 bps.

Dakle, razmotrili smo slučaj tihih kanala. U prisutnosti slučajne buke u kanalu, situacija se naglo pogoršava. Razina termodinamičke buke u kanalu mjeri se omjerom snage signala i snage šuma i naziva se omjer signala i šuma... Označimo li jačinu signala kao S, a snagu šuma kao N, tada će odnos signal / šum biti jednak S / N. Obično se vrijednost omjera izražava kroz njegov decimalni logaritam pomnožen s 10: 10 lgS / N, budući da njegova vrijednost može varirati u vrlo velikom rasponu. Jedinica takve logaritamske ljestvice naziva se decibel (dB, dB); ovdje prefiks "deci" znači "deset", a "bel" je jedinica nazvana po izumitelju telefona, Aleksandru Grahamu Bellu. Tako je omjer signala i šuma 10 jednak 10 dB, omjer 100 jednak je 20 dB, omjer 1000 jednak je 30 dB itd. Proizvođači stereo pojačala često navode frekvencijski pojas (raspon frekvencija) u kojem njihova oprema ima linearni frekvencijski odziv unutar 3 dB. Odstupanje od 3 dB odgovara slabljenju signala otprilike dva puta (jer 10 log10 0,5 ≈ –3).

Glavni rezultat koji je Shannon primila bila je izjava da se maksimalna brzina prijenosa podataka ili kapacitet kanala s propusnošću od B Hz i omjerom signal / šum jednak S / N izračunava formulom:

maksimalna brzina prijenosa podataka = B log2 (1 + S / N), bit / s.

Ovo je najbolja vrijednost kapaciteta koja se može primijetiti za pravi kanal. Na primjer, propusnost kanala Asimetrične digitalne pretplatničke linije (ADSL) koja pristupa internetu putem telefonskih mreža iznosi približno 1 MHz. Omjer signala i šuma uvelike ovisi o udaljenosti između računala korisnika i telefonske centrale. Za kratke veze dugačke 1 do 2 km, vrijednost od oko 40 dB smatra se vrlo dobrom. S takvim karakteristikama, kanal nikada neće moći emitirati više od 13 Mbit / s, bez obzira na način modulacije signala, odnosno broj upotrijebljenih razina signala, brzinu uzorkovanja itd. Davatelji usluga tvrde da se brzine prijenosa podataka povećavaju do 12 Mbit / s, ali korisnici rijetko uspijevaju primijetiti takvu kvalitetu prijenosa podataka. Ipak, ovo je izvrstan rezultat za šezdeset godina razvoja tehnologija prijenosa informacija, tijekom kojih je došlo do velikog skoka od kapaciteta kanala karakterističnog za Shannonovo vrijeme do onog koji postoji u suvremenim stvarnim mrežama.

Rezultat koji je dobio Shannon i podržan postulatima teorije informacija primjenjiv je na bilo koji kanal s Gaussovom (toplinskom) bukom. Pokušaji da se dokaže suprotno osuđeni su na neuspjeh. Kako bi se postigle brzine veće od 13 Mbit / s u ADSL kanalu, potrebno je poboljšati omjer

Zašto je brzina prijenosa podataka uvijek sporija od brzine veze pri korištenju ADSL tehnologije? Zašto se ADSL modem povezuje na 12 Mbps, ali brzina izmjerena na speedtest.net ne prelazi 8 Mbps?

Kad koristite ADSL tehnologiju, brzina prijenosa podataka uvijek je najmanje manja od brzine veze 13-15% ... Ovo je tehnološko ograničenje, o kojem ćemo detaljnije govoriti u nastavku. Ne ovisi o ISP -u ili modemu koji se koristi.
U idealnim uvjetima, sa brzinom veze od 12 Mbps, možete očekivati ​​najveću stvarnu brzinu od ~ 10 Mbps.

U stvarnosti, osim tehnoloških ograničenja, postoji niz čimbenika koji smanjuju brzinu prijenosa. U nastavku ćemo raspravljati o ovim čimbenicima.

Tehnologija ADSL(Asimetrična digitalna pretplatnička linija) je asimetrična tehnologija prijenosa podataka u kojoj se raspoloživa širina pojasa kanala distribuira između dolaznih ( preuzimanje datoteka) i odlazni ( Učitaj) promet je asimetričan. Stoga se pri povezivanju ADSL modema koristi brzina pretplatnika ( preuzimanje datoteka) i brzinu pretplatnika ( Učitaj).
U ADSL mrežama za prijenos podataka brzina veze mjeri se u Megabita u sekundi (Mbps) ili Kilobiti u sekundi (Kbps).
Na primjer: brojevi 10240/768 označavaju da će najveća brzina dolazne veze pretplatnika biti 10240 Kbps (brzina kojom će podaci stizati na vaše lokalno računalo), a najveća brzina odlazne veze od pretplatnika bit će 768 Kbps ( brzina iz koje će podaci dolaziti iz vašeg lokalno računalo na udaljeni poslužitelj).
U tom slučaju najveća brzina pri preuzimanju datoteka (brzina prijenosa) bit će ~ 1000 Kilobajta u sekundi (KB / s).
Ova brojka se dobiva pomoću sljedeće formule:
brzina veze (10240) - 15% (1500) / 8 (za pretvaranje kilobita u kilobajte).

Činjenica je da internetski preglednici ili upravitelji preuzimanja / preuzimanja pokazuju brzinu prijenosa u Kilobajta u sekundi.

Na primjer, u pregledniku Internet Expolrer brzina preuzimanja datoteke prikazana je u polju Brzina prijenosa(Brzina prijenosa): xxx KB / sek(KB / sek).

Preglednici i / ili upravitelji preuzimanja / preuzimanja koriste ovu brojku za procjenu brzina prijenosa radi izračuna ukupnog vremena preuzimanja datoteke. No, imajte na umu da se iz više razloga brzina prijenosa podataka prikazuje netočno. Na primjer, podaci se mogu spremiti u međuspremnik (zbog toga se mjerači vremena pokreću s malim kašnjenjem, što dovodi do netočnih očitanja). Također, brzina prijenosa podataka može varirati ovisno o performansama računala.

Stvarnu brzinu veze preporučujemo provjeriti na sljedeći način. Najpouzdaniji način za postizanje pouzdanijih rezultata je mjerenje brzine preuzimanja datoteke s web stranice vašeg davatelja internetskih usluga.
Morate preuzeti datoteku s web stranice davatelja usluga i vidjeti brzinu preuzimanja ove datoteke.

Mnogi korisnici često koriste popularne internetske usluge za provjeru brzine internetskog kanala (na primjer, speedtest.net). Skrećemo vam pozornost da provjera brzine korištenjem internetskih usluga ne jamči pouzdano mjerenje. U tom slučaju točnost mjerenja brzine vašeg internetskog kanala ovisit će o odabranom poslužitelju i njegovom opterećenju, njegovom položaju, opterećenju vašeg internetskog kanala i drugim čimbenicima.

Pogledajmo pobliže čimbenike koji utječu na stvarnu brzinu veze:

• Kao transportni protokol, komunikacijska oprema (IP ADSL prekidači) koristi tu tehnologiju bankomat(Asinhroni način prijenosa je asinkroni način prijenosa podataka). ATM je mrežna tehnologija visokih performansi prebacivanja i multipleksiranja koja se temelji na prijenosu podataka u obliku okvira (ćelija) fiksne veličine (53 bajta).
  Kao što znate, Internet koristi IP protokol kao komunikacijski protokol, a posebno TCP / IP protokol. ADSL koristi ATM kao transportni protokol, pa se stoga podaci prenose preko vaše ADSL linije koristeći TCP / IP preko ATM -a. Oni. IP okviri se pakiraju (inkapsuliraju) u ATM ćelije i prenose se DSL linijom, a zatim ih dekompresira prijemna oprema i dobivaju redovni IP okviri.
  U tom će slučaju veliki paketi biti podijeljeni na 48-bajtne dijelove. Ako paket nije ravnomjerno djeljiv sa 48, tada mu se dodaje padding kako bi se dobio cijeli broj ćelija od 48 bajtova. Nakon podjele paketa na ćelije od 48 bajta, svakoj od dobivenih ćelija dodaje se zaglavlje (5 bajtova).
  Kao rezultat toga, dolazi do smanjenja brzine na razini 10% o brzini prijenosa podataka.
• Korištenje protokola TCP / IP pri prijenosu podataka smanjuje brzinu na razini 3% na brzini prijenosa, od prenosi korisna informacija(podaci) nadopunjuje informacije o usluzi (protokolu).

Gore navedeni čimbenici su ista tehnološka ograničenja o kojima se govorilo na početku članka. Ta ograničenja dovode do činjenice da je brzina prijenosa podataka uvijek barem manja od brzine veze 13-15% .

No postoje i drugi čimbenici koji smanjuju brzinu prijenosa podataka.

• Teoretski, u prozoru preglednika ili upravitelju preuzimanja / preuzimanja pri preuzimanju datoteke trebali biste vidjeti brzinu prijenosa izračunatu po formuli brzina veze - 15% (troškovi pri korištenju TCP / IP i ATM) / 8 (za pretvaranje kilobita u kilobajte), ali u stvarnosti je brzina prikazana niže, a za to postoje razlozi:
  
  
  • Postavke računala. Na primjer, nedovoljno memorije (virtualna / operativna), zastarjeli procesor, nestabilan rad (kvarovi) operacijskog sustava ( plavi ekran) ili softverski nedostatak slobodan prostor na tvrdom disku, prisutnost zlonamjernog softvera / virusa na računalu itd.
  
  
  • Gubitak paketa u prijenosu podataka. Mogući su veliki gubici na lošim linijama (komunikacijski kanali) ili pri korištenju najveće dopuštene brzine veze.
    Ako dođe do gubitka paketa tijekom prijenosa okvira, tada TCP / IP protokol uočava paket koji nedostaje u općem toku podataka, ne prepoznaje njegov prijem, a zatim pokreće ponovni prijenos izgubljenih podataka. Postupak ponovnog prijenosa uvodi dodatna kašnjenja.
    Dakle, TCP / IP protokol, osim važne funkcije praćenja i prijenosa podataka, usporava brzinu prijenosa podataka u prisutnosti velikih gubitaka paketa na liniji.
    Da biste provjerili kvalitetu veze s poslužiteljem na Internetu, možete koristiti uslužni program ping(ping). V. naredbeni redak operacijskog sustava, pokrenite naredbu ping -t naziv_mjesta, na primjer ping -t www.download.com... Pričekajte 30 sekundi, a zatim pritisnite Ctrl + C za izlaz iz uslužnog programa. Statistika će pokazati% gubitka paketa. Ako je gubitak paketa veći od 5%, performanse TCP / IP -a bit će slabe na navedenom mjestu.
  
  
  • Preopterećenje poslužitelja i pristupnika davatelja usluga. Ovisi o strukturi mreže davatelja usluga (na primjer, mnogi pristupnici) ili maloj propusnosti odlaznog kanala davatelja usluge. Problem se javlja kada postoji najveće opterećenje korisnika. Previše pogodaka poslužitelju može premašiti njegovu maksimalnu iskorištenost u vrijeme najvećih opterećenja i uzrokovati usporavanja.
  
  
  • Problemi s usmjeravanjem također mogu uzrokovati pad brzine. Ako se otkriju problemi s usmjeravanjem, paketi se mogu preusmjeriti na alternativne rute, uzrokujući kašnjenja u prijenosu podataka.
  
  
  • Upotreba PPPoE protokol može dovesti do smanjenja brzine. PPPoE je tunel mrežni protokol prijenos PPP okvira preko sloja veze putem Etherneta. Uglavnom ga koriste DSL usluge. PPPoE je protokol koji zahtijeva mnogo resursa, a zahtjevi za CPU se povećavaju pri prijenosu mrežnih podataka. Ovisno o implementaciji i upotrebi PPPoE-a, možete vidjeti smanjenje maksimalne brzine do 5-25%.
  
  
  • Nedovoljne (niske) performanse poslužitelja BRAS (Broadband Remote Access Server). Usmjerivač za širokopojasni daljinski pristup (BRAS) usmjerava promet prema / od DSL sklopke (DSLAM) na mrežama ISP -a. BRAS se nalazi u jezgri mreže davatelja usluga i prikuplja korisničke veze s mreže pristupnog sloja. Ruter izvodi logički prekid tunela od točke do točke (PPP). To mogu biti inkapsulirani tuneli PPP preko Etherneta (PPPoE) ili PPP preko ATM (PPPoA). BRAS je također sučelje za sustave provjere autentičnosti, autorizacije i računovodstva prometa.
  
  
  • Ograničenje brzine prema tarifnom planu na poslužitelju BRAS je moguće. Tipičan slučaj kada je brzina fizičke veze jedna, a brzina prijema podataka ograničena plaćenim tarifnim planom.
  
  
  • Kada koristite dodatnu uslugu, na primjer IPTV ( digitalna televizija), primljeni TV tok također zauzima određenu propusnost, obično oko 4 Mbit / s za kanale standardne definicije. Maksimalna brzina prijema podataka pri korištenju IPTV usluge može se izračunati pomoću sljedeće formule:
    brzina veze - 15% - brzina protoka IPTV -a.
    Na primjer, brzina veze (10240) - 15% (1500) - brzina protoka IPTV -a (4000) = 4700 Kbps (587 Kbps).