Moderno Internet senza fili si sta sviluppando molto rapidamente. Anche 3 anni fa, nessuno pensava alla massiccia distribuzione del 4G sul territorio di quasi tutta la Russia centrale e i grandi operatori lo avevano solo nei loro piani. Ora Internet ad alta velocità appare nei nuovi insediamenti. Mentre le precedenti generazioni di 2G e 3G erano standard stabiliti da molto tempo, 4G e LTE stanno progredendo ogni anno. In questo articolo scoprirai qual è la velocità massima di Internet 4G e come misurarla. Leggi anche nella prossima sezione materiale utile su come e come differiscono l'uno dall'altro.

Che velocità dovrebbe avere 4 Ji?

Considerando la rete 4G LTE, che è la prima generazione nuova tecnologia 4 Accidenti, allora gli indicatori saranno molto più bassi di quelli dichiarati. Già nel 2008, sono stati fissati degli standard, in base ai quali la velocità massima nelle reti 4G dovrebbe essere la seguente:

• 100Mb/s per gli abbonati mobili. Questi includono automobili, treni e così via;
• 1Gb/s per abbonati statici (pedoni e computer fissi).

Tuttavia, in realtà, le cose vanno peggio degli standard dichiarati. Questi parametri sono stati impostati dai creatori della tecnologia in condizioni ideali senza interferenze, carico di rete e altri momenti spiacevoli. Infatti, per gli abbonati statici figura reale non supera i 100Mb/s. Tuttavia, gli operatori rivendicano a gran voce 200-300 Mb / s. Megafon e Beeline si sono avvicinati di più a questa cifra, che ha lanciato una rete con supporto LTE Advanced o 4G +. Gli indicatori di questo standard raggiungono fino a 150 Mb/s in condizioni ideali. Tuttavia, chiarisce che la distribuzione di massa di LTE Advanced dovrà attendere molto tempo. Inoltre, il crescente numero di abbonati aumenterà il carico sulla rete, il che porterà a una diminuzione della media.

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(C) Gnocchi degli Urali

Primo gruppo di lavoro IEEE 802.11 è stato annunciato nel 1990 ed è in funzione da 25 anni. standard wireless... La tendenza principale è il costante aumento delle velocità di trasferimento dei dati. In questo articolo cercherò di tracciare lo sviluppo della tecnologia e mostrare come è stato assicurato l'aumento della produttività e cosa ci si dovrebbe aspettare nel prossimo futuro. Si presume che il lettore abbia familiarità con i principi di base della comunicazione wireless: tipi di modulazione, profondità di modulazione, larghezza dello spettro, ecc. e conosce i principi di base delle reti Wi-Fi. In effetti, non ci sono molti modi per aumentare il throughput del sistema di comunicazione e la maggior parte di essi è stata implementata in varie fasi di miglioramento degli standard del gruppo 802.11.

Verranno rivisti gli standard del livello fisico dalla linea a/b/g/n/ac reciprocamente compatibile. 802.11af (Wi-Fi su televisione terrestre), 802.11ah (Wi-Fi 0.9 MHz, progettato per implementare il concetto di IoT) e 802.11ad (Wi-Fi per la comunicazione ad alta velocità di dispositivi periferici come monitor e unità esterne) sono incompatibili hanno invece finalità diverse e non sono adatte ad analizzare l'evoluzione delle tecnologie di trasmissione dati nel lungo periodo. Inoltre, gli standard che definiscono gli standard di sicurezza (802.11i), QoS (802.11e), roaming (802.11r), ecc. rimarranno da considerare, poiché influiscono solo indirettamente sulla velocità di trasferimento dei dati. Di seguito si parla del canale, il cosiddetto gross-rate, che è ovviamente superiore all'effettiva velocità di trasferimento dati a causa dell'elevato numero di pacchetti di servizio nella centrale radio.

Il primo standard wireless era 802.11 (nessuna lettera). Prevede due tipi di mezzi di trasmissione: radiofrequenza 2,4 GHz e gamma infrarossa 850-950 nm. I dispositivi IR non erano molto diffusi e non hanno ricevuto sviluppo in futuro. Nella banda a 2,4 GHz, sono stati forniti due metodi di diffusione dello spettro (la diffusione dello spettro è una procedura integrale nei moderni sistemi di comunicazione): spettro diffuso a salto di frequenza (FHSS) e diffusione di sequenza diretta (DSSS). Nel primo caso, tutte le reti utilizzano la stessa banda di frequenza, ma con algoritmi di ricostruzione differenti. Nel secondo caso, esistono già canali di frequenza da 2412 MHz a 2472 MHz con un passo di 5 MHz, che sono sopravvissuti fino ad oggi. La sequenza di spargimento è la sequenza Barker a 11 trucioli. In questo caso, la velocità di trasferimento dati massima variava da 1 a 2 Mbit/s. A quel tempo, anche tenendo conto del fatto che nelle condizioni più ideali la velocità di trasferimento dati utile tramite Wi-Fi non supera il 50% della velocità del canale, tali velocità sembravano molto interessanti rispetto alle velocità di accesso del modem al Internet.

Per la trasmissione del segnale in 802.11 è stato utilizzato il keying a 2 e 4 posizioni, che assicurava il funzionamento del sistema anche in condizioni segnale-rumore sfavorevoli e non richiedeva complessi moduli di trasmissione-ricezione.
Ad esempio, per realizzare una velocità dati di 2 Mbps, ogni simbolo trasmesso viene sostituito con una sequenza di 11 simboli.

Pertanto, la velocità del chip è di 22 Mbps. Durante un ciclo di trasmissione vengono trasmessi 2 bit (4 livelli di segnale). Pertanto, la velocità di codifica è di 11 baud e il lobo principale dello spettro è di 22 MHz, un valore che viene spesso chiamato larghezza del canale in relazione a 802.11 (infatti lo spettro del segnale è infinito).

In questo caso, secondo il criterio di Nyquist (il numero di impulsi indipendenti per unità di tempo è limitato al doppio della larghezza di banda massima del canale), è sufficiente una larghezza di banda di 5,5 MHz per trasmettere tale segnale. In teoria, i dispositivi 802.11 dovrebbero funzionare in modo soddisfacente su canali a 10 MHz di distanza l'uno dall'altro (a differenza delle successive implementazioni dello standard, che richiedono la trasmissione a frequenze non inferiori a 20 MHz l'uno dall'altro).

Molto rapidamente, le velocità di 1-2 Mbit/s non sono state sufficienti e 802.11 è stato sostituito dallo standard 802.11b, in cui la velocità di trasferimento dati è stata aumentata a 5,5, 11 e 22 (opzionale) Mbit/s. L'aumento della velocità è stato ottenuto riducendo la ridondanza della codifica a correzione di errore da 1/11 a ½ e persino 2/3 introducendo codici a blocchi (CCK) e superfini (PBCC). Inoltre, il numero massimo di stadi di modulazione è stato aumentato a 8 per simbolo trasmesso (3 bit per 1 baud). La larghezza del canale e le frequenze utilizzate non sono cambiate. Ma con la diminuzione della ridondanza e l'aumento della profondità di modulazione, i requisiti per il rapporto segnale/rumore sono inevitabilmente aumentati. Poiché un aumento della potenza dei dispositivi è impossibile (a causa del risparmio energetico dispositivi mobili e vincoli legali), tale restrizione si è manifestata in una leggera riduzione dell'area di servizio a nuove velocità. L'area di servizio alle velocità precedenti di 1-2 Mbps non è cambiata. Si è deciso di abbandonare completamente il metodo di diffusione dello spettro utilizzando il metodo del frequency hopping. Non era più utilizzato nella famiglia Wi-Fi.

Il passo successivo per aumentare la velocità a 54 Mbps è stato implementato nello standard 802.11a (questo standard ha iniziato a essere sviluppato prima dello standard 802.11b, ma la versione finale è stata rilasciata in seguito). L'aumento della velocità è stato ottenuto principalmente aumentando la profondità di modulazione a 64 livelli per simbolo (6 bit per 1 baud). Inoltre, la parte in radiofrequenza è stata radicalmente rivista: la diffusione della sequenza diretta è stata sostituita dalla diffusione suddividendo il segnale seriale in sub-sensing parallelo ortogonale (OFDM). L'utilizzo della trasmissione parallela su 48 sottocanali ha permesso di ridurre l'interferenza intersimbolica aumentando la durata dei singoli simboli. La trasmissione dei dati è stata effettuata nella gamma dei 5 GHz. In questo caso, la larghezza di un canale è 20 MHz.

A differenza degli standard 802.11 e 802.11b, anche la sovrapposizione parziale di questa banda può portare a errori di trasmissione. Fortunatamente, nella gamma dei 5 GHz, la distanza tra i canali è di questi stessi 20 MHz.

802.11g non è un passo avanti in termini di velocità di trasmissione dati. In effetti, questo standard è diventato una raccolta di 802.11ae 802.11b nella banda a 2,4 GHz: supportava le velocità di entrambi gli standard.

ma questa tecnologia richiede Alta qualità fabbricazione di parti radio di dispositivi. Inoltre, queste velocità non sono fondamentalmente realizzabili su terminali mobili(principale target dello standard Wi-Fi): la presenza di 4 antenne a spaziatura sufficiente non può essere implementata in dispositivi di piccole dimensioni, sia per motivi di mancanza di spazio, sia per mancanza di energia sufficiente per 4 ricetrasmettitori.

Nella maggior parte dei casi, la velocità di 600 Mbps non è altro che una trovata di marketing e non è praticabile nella pratica, poiché di fatto può essere raggiunta solo tra punti di accesso fissi installati all'interno della stessa stanza con un buon rapporto segnale-rumore.

Il passo successivo nella velocità di trasmissione è stato fatto dallo standard 802.11ac: la velocità massima prevista dallo standard è fino a 6,93 Gbps, ma in realtà questa velocità non è stata ancora raggiunta su nessun apparato in commercio. L'aumento della velocità è stato ottenuto aumentando la larghezza di banda fino a 80 e persino fino a 160 MHz. Questa larghezza di banda non può essere fornita nella banda a 2,4 GHz, quindi lo standard 802.11ac funziona solo nella banda a 5 GHz. Un altro fattore nell'aumento della velocità è l'aumento della profondità di modulazione fino a 256 livelli per simbolo (8 bit per 1 baud). Sfortunatamente, tale profondità di modulazione può essere ottenuta solo vicino a un punto a causa dei maggiori requisiti per il rapporto segnale/rumore. Questi miglioramenti hanno permesso di ottenere un aumento della velocità fino a 867 Mbps. Il resto dell'aumento è dovuto ai già citati 8x8: 8 flussi MIMO. 867x8 = 6,93 Gbps. La tecnologia MIMO è stata migliorata: per la prima volta nello standard Wi-Fi, le informazioni in una rete possono essere trasmesse a due abbonati contemporaneamente utilizzando diversi flussi spaziali.

In una forma più visiva, i risultati nella tabella:

La tabella elenca i modi principali per aumentare il throughput: "-" - il metodo non è applicabile, "+" - la velocità è stata aumentata a causa di questo fattore, "=" - questo fattore è rimasto invariato.

Le risorse per ridurre la ridondanza sono già state esaurite: il tasso massimo del codice di correzione degli errori 5/6 è stato raggiunto nello standard 802.11a e da allora non è aumentato. L'aumento della profondità di modulazione è teoricamente possibile, ma il passo successivo è 1024QAM, che è molto impegnativo per il rapporto segnale-rumore, che ridurrà estremamente la portata del punto di accesso alle alte velocità. Allo stesso tempo, aumenteranno i requisiti per l'implementazione della parte hardware dei ricetrasmettitori. È improbabile che anche la riduzione dell'intervallo di guardia tra i simboli sia una direzione per migliorare la velocità: la riduzione rischia di aumentare gli errori causati dall'interferenza tra i simboli. Anche aumentare la larghezza di banda del canale oltre i 160 MHz è difficilmente possibile, poiché le possibilità di organizzare celle non sovrapposte saranno fortemente limitate. L'aumento del numero di canali MIMO sembra ancora meno realistico: anche 2 canali sono un problema per i dispositivi mobili (a causa del consumo di energia e delle dimensioni).

Dei metodi elencati per aumentare la velocità di trasmissione, la maggior parte del rimborso per il loro utilizzo toglie l'area di copertura utile: diminuisce la larghezza di banda delle onde (transizione da 2,4 a 5 GHz) e i requisiti per il rapporto segnale-rumore ( aumento della profondità di modulazione, aumento del code rate) aumento. Pertanto, nel loro sviluppo, le reti Wi-Fi cercano costantemente di ridurre l'area servita di un punto a favore della velocità di trasferimento dei dati.

Possono essere utilizzate come direzioni di miglioramento disponibili: allocazione dinamica delle sottoportanti OFDM tra abbonati in canali larghi, miglioramento dell'algoritmo di accesso medio volto a ridurre il traffico di servizio e l'uso di tecniche di compensazione delle interferenze.

Riassumendo quanto sopra, cercherò di prevedere le tendenze nello sviluppo delle reti Wi-Fi: è improbabile che nei seguenti standard sia possibile aumentare seriamente la velocità di trasferimento dei dati (non credo che più di 2- 3 volte), se non c'è salto di qualità in tecnologie wireless: quasi tutte le opportunità di crescita quantitativa sono esaurite. Sarà possibile soddisfare le crescenti esigenze degli utenti nella trasmissione dati solo aumentando la densità di copertura (riducendo la portata dei punti controllando la potenza) e distribuendo in modo più efficiente la banda esistente tra gli abbonati.

In generale, la tendenza alla diminuzione delle aree di servizio sembra essere la tendenza principale nelle moderne comunicazioni wireless. Alcuni esperti ritengono che lo standard LTE abbia raggiunto l'apice della sua capacità e non potrà svilupparsi ulteriormente per ragioni fondamentali legate alla risorsa di frequenza limitata. Pertanto, in western reti mobili Le tecnologie di offloading si stanno sviluppando: in ogni occasione, il telefono si connette al Wi-Fi dallo stesso operatore. Questa è chiamata una delle principali vie di salvezza. Internet mobile... Di conseguenza, il ruolo delle reti Wi-Fi con lo sviluppo delle reti 4G non solo non diminuisce, ma aumenta. Il che pone sempre più nuove sfide ad alta velocità per la tecnologia.

Questo articolo ti aiuterà a comprendere in modo indipendente le sottigliezze tecniche associate alle reti WiFi, i parametri tecnici dei router, le unità di misura della larghezza di banda dei canali di comunicazione e perché la larghezza di banda indicata nelle specifiche (calcolata teoricamente) non corrisponde alla realtà.

In quali unità viene misurata la velocità della connessione Internet?

Nelle specifiche tecniche dei dispositivi e nei contratti per la fornitura di servizi di comunicazione con un provider Internet compaiono unità di Kilobit al secondo e, nella maggior parte dei casi, Megabit al secondo (Kbps; Kb/s; Kb/s; Kbps, Mbps; Mb / s ; Mb / s; Mbps - lettera "b" minuscola. Queste unità di misura sono generalmente accettate nelle telecomunicazioni e misurano la larghezza di banda di dispositivi, porte, interfacce e canali di comunicazione. Gli utenti regolari e gli ISP preferiscono non usare un termine così specializzato, chiamandolo "velocità di Internet" o "velocità di connessione".

Molti programmi utente (client torrent, downloader, browser Internet) visualizzano la velocità di trasferimento dei dati in altre unità, che sono molto simili a Kilobit al secondo e Megabit al secondo, ma si tratta di unità di misura completamente diverse: Kilobyte e Megabyte al secondo. Questi valori sono spesso confusi tra loro, poiché hanno un'ortografia simile.

I kilobyte al secondo (che rappresentano la velocità di trasferimento dei dati dei programmi utente) sono comunemente indicati come KB/s, KB/s, KB/s o KBps.

Megabyte al secondo: MB/s, MB/s, MB/s o MBps.

Kilobyte e Megabyte al secondo sono sempre scritti con la "B" maiuscola sia nell'ortografia inglese che russa: MB/s, MB/s, MB/s, MBps.

Un Byte contiene 8 bit, quindi Megabyte differisce da Megabit (come Kilobyte da Kilobit) di 8 volte.

Per convertire "Megabyte al secondo" in "Megabyte al secondo", è necessario moltiplicare per otto il valore espresso in MB/s (Megabyte al secondo).

Ad esempio, se un browser o un client torrent visualizza una velocità di trasferimento dati di 3 MB / s (Megabyte al secondo), in Megabit sarà otto volte di più - 24 Mbps (Megabit al secondo).

Per convertire da "Megabit al secondo" a "Megabyte al secondo", devi dividere per otto il valore espresso in Megabit al secondo.

Ad esempio, se il piano tariffario del provider prevede l'assegnazione di una larghezza di banda di 8 Mbit / s (Megabit al secondo), durante il download di un torrent su un computer, il programma client visualizzerà il valore massimo di 1 Mbyte / s (se non ci sono restrizioni lato server e non ci sono sovraccarichi).

Come testare la velocità della tua connessione Internet online?

Per testare la larghezza di banda, puoi utilizzare una delle risorse gratuite di misurazione della velocità di Internet: Speedtest.net o 2ip.ru.

Entrambi i siti misurano la larghezza di banda dal server selezionabile al computer in cui viene misurata la velocità. Poiché la lunghezza del canale di comunicazione può variare da diverse centinaia di metri a diverse migliaia di chilometri, si consiglia di scegliere il server geograficamente più vicino (sebbene possa anche essere pesantemente caricato). È meglio eseguire il test in un momento in cui l'attività dei client di rete del provider è minima (ad esempio, al mattino oa tarda notte). L'accuratezza della misurazione della velocità di una connessione Internet non è l'ideale a causa di un gran numero di vari fattori che influenzano notevolmente la larghezza di banda, ma è abbastanza in grado di dare un'idea della reale velocità della connessione Internet.

Il provider Internet assegna la larghezza di banda per ciascun abbonato per accedere a Internet in conformità con il piano tariffario dell'abbonato (il provider "taglia" la velocità in conformità con piano tariffario). Tuttavia, molti browser Internet, così come le procedure guidate per il download dei file, i client torrent visualizzano la larghezza di banda del canale di comunicazione non in megabit al secondo, ma in megabyte al secondo, e questo spesso causa confusione.

Testiamo la velocità della connessione Internet utilizzando l'esempio della risorsa speedtest.net. È necessario fare clic sul pulsante "INIZIA IL TEST server consigliato".

La risorsa selezionerà automaticamente il server più vicino a te e inizierà a testare la velocità di Internet. Il risultato del test sarà la larghezza di banda dal provider all'abbonato ("DOWNLOAD SPEED") e la larghezza di banda dall'abbonato al provider ("UPLOAD SPEED"), che sarà espressa in Megabit al secondo.

La velocità attraverso il router è "non quella", il router "taglia" la velocità

Spesso, dopo aver acquistato un router, averlo collegato e configurato, gli utenti devono affrontare il problema che la velocità della connessione Internet è diventata inferiore rispetto a prima dell'acquisto del router. Questo problema è particolarmente comune con le tariffe Internet ad alta velocità.

Ad esempio, se hai un piano tariffario che prevede una "velocità di connessione Internet" di 100 Mbit/s, e quando colleghi il cavo del provider "direttamente" alla scheda di rete del computer, la velocità di Internet è del tutto coerente con il piano tariffario :

Quando colleghi il cavo del provider alla porta WAN del router e il computer alla porta LAN, puoi spesso osservare una diminuzione della larghezza di banda (o, come si suol dire, "il router riduce la velocità del piano tariffario"):

È più logico supporre che in questo schema il problema risieda nel router stesso e che la velocità del router non corrisponda alla velocità del piano tariffario. Tuttavia, se colleghi un piano tariffario "più lento" (ad esempio 50 Mbit/s), noterai che il router non taglia più la velocità e la "velocità Internet" corrisponde a quella specificata nel piano tariffario:

Tra gli ingegneri, la terminologia "router riduce la velocità" o "velocità del router" non è accettata: di solito usano i termini "velocità di routing WAN-LAN", "velocità di commutazione WAN-LAN" o "larghezza di banda WAN-LAN".

La larghezza di banda WAN-LAN è misurata in Megabit al secondo (Mbps) ed è responsabile delle prestazioni del router. Per la velocità di commutazione WAN-LAN e per le prestazioni del router nel suo insieme, è responsabile l'hardware del router (H / W - dall'inglese "Hardware", indicato sull'adesivo che è incollato sul fondo del dispositivo) - questo è il modello e la frequenza di clock del processore del router, volume memoria ad accesso casuale, modello dello switch (switch integrato nel router), standard e modello del modulo radio WI-Fi (punto di accesso Wi-Fi) integrato nel router. Oltre alla versione hardware del dispositivo (H/W), la versione del micro . installato Software("Firmware") installato sul router. Ecco perché si consiglia di aggiornare la versione del firmware del dispositivo subito dopo l'acquisto.

Dopo un "lampeggio" o, professionalmente parlando, dopo aver aggiornato il firmware alla versione firmware consigliata, la stabilità del router dovrebbe aumentare, il livello di ottimizzazione del dispositivo per lavorare nelle reti dei provider russi, nonché la larghezza di banda WAN-LAN .

Da notare che la velocità di commutazione WAN-LAN dipende non solo dalla versione hardware del dispositivo (H/W) e dalla versione firmware, ma anche dal protocollo di connessione al provider.

La velocità di routing WAN-LAN più elevata si ottiene utilizzando i protocolli di connessione DHCP e IP statico, la più lenta, quando il provider utilizza la tecnologia VPN e, se si utilizza PPTP, la più bassa.

Velocità Wi-Fi

Molti utenti connessi a una rete Wi-Fi non sono sempre soddisfatti della velocità di connessione. La questione è piuttosto complessa e necessita di una considerazione dettagliata.

un. Velocità reali della tecnologia Wi-FI

Ecco come appaiono le domande frequenti su questo argomento:

"Il mio piano tariffario prevede una velocità di 50 Mbit/s - perché solo 20?"

"Perché sulla scatola è scritto 54 Mbps e il programma client visualizza un massimo di 2,5 MB / s durante il download di un torrent (che è uguale a 20 Mbps)?"

"Perché sulla scatola è scritto 150 Mbps e il programma client visualizza 2,5 - 6 Mb / s durante il download di un torrent (che è uguale a 20 - 48 Mbps)?"

"Perché sulla scatola è scritto 300 Mbit / s e il programma client visualizza 2,5 - 12 MB / s durante il download di un torrent (che è uguale a 20 - 96 Mbit / s)?"

Sulle scatole e sulle specifiche dei dispositivi, è indicato il throughput massimo teoricamente calcolato per le condizioni ideali di un particolare standard Wi-Fi (infatti, per un vuoto).

In condizioni reali, la larghezza di banda e la copertura della rete varieranno a seconda dell'interferenza di altri dispositivi, della congestione WiFi, degli ostacoli (e dei materiali di cui sono fatti) e di altri fattori.

Molte utilità client fornite dai produttori con adattatori WiFi, nonché utilità sistema operativo Windows, quando connesso tramite Wi-Fi, mostra esattamente la larghezza di banda "teorica" ​​e non la reale velocità di trasferimento dei dati, ingannando gli utenti.

Come mostrano i risultati del test, la larghezza di banda reale massima è circa 3 volte inferiore a quella specificata nelle specifiche per il dispositivo o per uno o l'altro standard IEEE 802.11 (standard di tecnologia Wi-Fi):

B. WLAN-WLAN. Velocità Wi-Fi (a seconda della distanza)

Tutti gli standard Wi-Fi moderni e pertinenti oggi funzionano in modo simile.

In qualsiasi momento, le apparecchiature Wi-Fi attive (punto di accesso o router) funzionano con un solo client (adattatore Wi-Fi) su tutti Reti WiFi e tutti i dispositivi di rete ricevono informazioni di servizio speciali su quanto tempo il canale radio sarà riservato per la trasmissione dei dati. La trasmissione avviene in modalità half-duplex, ovvero a sua volta - dall'apparecchiatura Wi-Fi attiva all'adattatore client, quindi viceversa e così via. Non è possibile un processo simultaneo "parallelo" di trasmissione dati (duplex) in tecnologia Wi-Fi.

Pertanto, la velocità di scambio dati tra due client (velocità di commutazione WLAN-WLAN) di una rete Wi-Fi creata da un dispositivo (punto di accesso o router) sarà (idealmente) due o più volte inferiore (a seconda della distanza), rispetto alla velocità di trasferimento dati massima reale nell'intera rete.

Esempio:

Due computer con Adattatore Wi-Fi Sono collegati a un router Wi-Fi IEEE 802.11g. Entrambi i computer si trovano a breve distanza dal router. L'intera rete ha una larghezza di banda teorica massima raggiungibile di 54 Mbit/s (che è scritta nelle specifiche del dispositivo), mentre il tasso di scambio dati effettivo non supererà i 24 Mbit/s.

Tuttavia, poiché la tecnologia Wi-Fi è una trasmissione dati half-duplex, il modulo radio Wi-Fi deve passare tra due client di rete (adattatori Wi-Fi) due volte più spesso che se ci fosse un solo client. Di conseguenza, la velocità di trasferimento dati reale tra due adattatori sarà due volte inferiore a quella reale massima per un client. V questo esempio, il tasso di scambio dati reale massimo per ciascuno dei computer sarà di 12 Mbps. Ricordiamo che si tratta di trasferire dati da un computer all'altro tramite un router tramite una connessione wifi (WLAN-WLAN).

A seconda della distanza del client di rete dal punto di accesso o dal router, la velocità di trasferimento dati "teorica" ​​e, di conseguenza, "reale" tramite WiFi cambierà. Ricordiamo che è circa 3 volte inferiore a quello "teorico".

Ciò è dovuto al fatto che le apparecchiature WiFi attive, lavorando in modalità half-duplex, insieme agli adattatori, modificano i parametri del segnale (tipo di modulazione, velocità di codifica convoluzionale, ecc.) a seconda delle condizioni nel canale radio (distanza, presenza di ostacoli e interferenze) ...

Quando un client di rete si trova nell'area di copertura con una larghezza di banda "teorica" ​​di 54 Mbps, la sua velocità reale massima sarà di 24 Mbps. Quando un client si sposta a una distanza di 50 metri in condizioni di visibilità ottica diretta (senza ostacoli e interferenze), sarà di 2 Mbps. Un effetto simile può anche essere causato da un ostacolo sotto forma di una spessa parete portante o di una massiccia struttura metallica: puoi trovarti a una distanza di 10-15 metri, ma dietro questo ostacolo.

C. Router IEEE 802.11n, adattatore IEEE 802.11g

Considera un esempio in cui Rete Wi-Fi crea un router Wi-Fi dello standard IEEE 802.11 n (150 Mbps). Un laptop con un adattatore Wi-Fi dello standard IEEE 802.11n (300 Mbps) e computer fisso con adattatore Wi-Fi dello standard IEEE 802.11g (54 Mbps):

In questo esempio, l'intera rete ha una velocità "teorica" ​​massima di 150 Mbps, poiché è costruita su un router Wi-Fi dello standard IEEE 802.11n, 150 Mbps. La velocità massima del WiFi reale non supererà i 50 Mbps. Poiché tutti gli standard WiFi che operano sulla stessa gamma di frequenza sono retrocompatibili tra loro, è possibile connettersi a tale rete utilizzando un adattatore WiFi dello standard IEEE 802.11g, 54 Mbps. Allo stesso tempo, la velocità reale massima non supererà i 24 Mbit/s. Quando a questo router è collegato un laptop con un adattatore WiFi dello standard IEEE 802.11n (300 Mbps), le utilità client possono visualizzare il valore della velocità massima "teorica" ​​di 150 Mbps, (la rete è creata da un dispositivo di lo standard IEEE 802.11n, 150 Mbps), ma la velocità massima reale non sarà superiore a 50 Mbps. In questo schema, il router WiFi funzionerà con un adattatore client IEEE 802.11g a una velocità reale non superiore a 24 Mbps e con un adattatore IEEE 802.11n a una velocità reale non superiore a 50 Mbps. Qui dobbiamo ricordare che la tecnologia WiFi è una connessione half-duplex e un punto di accesso (o router) può funzionare con un solo client della rete, e tutti gli altri client della rete vengono "notificati" sull'ora in cui il canale radio è riservato alla trasmissione dei dati.

D. Velocità WiFi attraverso il router. WAN-WLAN

Quando si tratta di connettersi tramite Connessione wifi a un router Wi-Fi, la velocità di download del torrent potrebbe essere anche inferiore ai valori indicati sopra.

Questi valori non possono superare la velocità di commutazione WAN-LAN, poiché questa è la caratteristica principale delle prestazioni del router.

Pertanto, se le specifiche (e sulla confezione) del dispositivo indicano una velocità di trasferimento dati Wi-Fi fino a 300 Mbps e il parametro WAN-LAN per un determinato modello, la sua versione hardware, versione firmware, nonché il tipo e protocollo di connessione è 24 Mbps, quindi la velocità di trasferimento dati tramite Wi-Fi (ad esempio, durante il download di un torrent) non può in nessun caso superare i 3 Mbps (24 Mbps). Questo parametro è chiamato WAN-WLAN, che dipende direttamente dalla velocità di routing WAN-LAN, dalla versione del firmware ("firmware") installato sul router Wi-Fi, dal modulo radio Wi-Fi (punti Accesso Wi-Fi incorporato Router wifi), nonché sulle caratteristiche dell'adattatore Wi-Fi, i suoi driver, la distanza dal router, il rumore radio e altri fattori.

Una fonte

Questa istruzione è stata preparata e pubblicata da Ivan Morozov - Responsabile del Centro di formazione dell'ufficio di rappresentanza di TRENDnet in Russia e nella CSI. Se vuoi migliorare le tue conoscenze nel campo delle moderne tecnologie di rete e delle apparecchiature di rete, ti invitiamo ai nostri seminari gratuiti!

110 Capitolo 2. Livello fisico

interferenza sulla linea. In altre parole, limitare la larghezza di banda di un canale limita la sua larghezza di banda per la trasmissione di dati binari, anche per i canali ideali. Tuttavia, esistono circuiti che utilizzano più livelli di tensione e consentono di raggiungere velocità di trasmissione dati più elevate. Ne parleremo più avanti in questo capitolo.

Tabella 2.1. La relazione tra la velocità di trasmissione e il numero di armoniche per il nostro esempio

		1a armonica, Hz	Le armoniche sono passate

C'è molta confusione sul termine "larghezza di banda" perché significa cose diverse per ingegneri elettrici e informatici. Per l'ingegnere elettrico, la larghezza di banda (analogica), come discusso sopra, è un valore in hertz che indica la larghezza di banda. Per l'informatico, la larghezza di banda (digitale) è la velocità massima dei dati su un canale, ovvero il valore misurato in bit al secondo. In effetti, la velocità dei dati è determinata dalla larghezza di banda analogica del canale fisico utilizzato per trasmettere le informazioni digitali e le due sono correlate, come vedremo in seguito. In questo libro risulterà chiaro dal contesto quale termine si intende in ogni caso specifico: larghezza di banda analogica (Hz) o digitale (bps).

2.1.3. Velocità massima trasmissione dati attraverso il canale

Nel 1924, lo scienziato americano H. Nyquist di AT&T concluse che esiste una certa velocità di trasmissione massima, anche per i canali ideali. Ha derivato un'equazione per trovare la massima velocità di trasferimento dati in un canale silenzioso con larghezza di banda limitata. Nel 1948, Claude Shannon continuò il lavoro di Nyquist e lo estese al caso di un canale con rumore casuale (cioè termodinamico). Questo è il lavoro più importante dell'intera teoria del trasferimento di informazioni. Esamineremo brevemente i risultati del lavoro di Nyquist e Shannon, che sono diventati dei classici oggi.

Nyquist ha dimostrato che se un segnale arbitrario passava attraverso un filtro passa-basso con una banda passante B, un tale segnale filtrato poteva essere completamente ricostruito dai valori discreti di questo segnale misurato alla frequenza

2.1. Base teorica trasmissione dati   111

2B al secondo. Non ha senso misurare il segnale più spesso di 2B al secondo, poiché le componenti a frequenza più elevata del segnale sono state filtrate. Se il segnale è costituito da V livelli discreti, l'equazione di Nyquist sarà simile a questa:

velocità massima di trasferimento dati = 2B log2 V, bit/s.

Quindi, ad esempio, un canale senza rumore con una larghezza di banda di 3 kHz non può trasmettere segnali binari (cioè a due livelli) a una velocità superiore a 6000 bps.

Quindi, abbiamo considerato il caso dei canali silenziosi. In presenza di rumore casuale nel canale, la situazione peggiora drasticamente. Il livello di rumore termodinamico in un canale è misurato dal rapporto tra potenza del segnale e potenza del rumore e viene chiamato rapporto segnale-rumore... Se denotiamo la potenza del segnale come S e la potenza del rumore come N, allora il rapporto segnale-rumore sarà uguale a S / N. Di solito il valore del rapporto è espresso in termini del suo logaritmo decimale moltiplicato per 10: 10 lgS / N, poiché il suo valore può variare in un intervallo molto ampio. L'unità di tale scala logaritmica è chiamata decibel (dB, dB); qui il prefisso "deci" significa "dieci" e "bel" è un'unità che prende il nome dall'inventore del telefono, Alexander Graham Bell. Pertanto, un rapporto segnale-rumore di 10 equivale a 10 dB, un rapporto di 100 equivale a 20 dB, un rapporto di 1000 equivale a 30 dB, ecc. I produttori di amplificatori stereo spesso indicano la banda di frequenza (intervallo di frequenza) in cui le loro apparecchiature hanno una risposta in frequenza lineare entro 3 dB. Una deviazione di 3 dB corrisponde ad un'attenuazione del segnale di circa due volte (perché 10 log10 0,5 –3).

Il risultato principale che Shannon ha ricevuto è stata l'affermazione che la velocità dati massima o la capacità del canale con una larghezza di banda di B Hz e un rapporto segnale/rumore pari a S/N è calcolata dalla formula:

velocità di trasferimento dati massima = B log2 (1 + S / N), bit / s.

Questo è il miglior valore di capacità che può essere osservato per un canale reale. Ad esempio, la larghezza di banda del canale Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) che accede a Internet tramite le reti telefoniche è di circa 1 MHz. Il rapporto segnale-rumore dipende in gran parte dalla distanza tra il computer dell'utente e la centrale telefonica. Per brevi collegamenti lunghi da 1 a 2 km, un valore di circa 40 dB è considerato molto buono. Con tali caratteristiche, un canale non sarà mai in grado di trasmettere più di 13 Mbps, indipendentemente da come viene modulato il segnale, ovvero dal numero di livelli di segnale utilizzati, dalla frequenza di campionamento, ecc. I fornitori di servizi dichiarano velocità di trasferimento dati fino a 12 Mbps, ma raramente gli utenti riescono a osservare una tale qualità di trasmissione dei dati. Tuttavia, questo è un ottimo risultato per sessant'anni di sviluppo delle tecnologie di trasferimento delle informazioni, durante i quali c'è stato un enorme salto dalla capacità di canale caratteristica del tempo di Shannon a quella esistente nelle moderne reti reali.

Il risultato ottenuto da Shannon e supportato dai postulati della teoria dell'informazione è applicabile a qualsiasi canale con rumore gaussiano (termico). I tentativi di dimostrare il contrario sono destinati al fallimento. Per raggiungere velocità superiori a 13 Mbit/s nel canale ADSL è necessario o migliorare il rapporto

Perché la velocità di trasferimento dati è sempre inferiore alla velocità di connessione quando si utilizza la tecnologia ADSL? Perché il modem ADSL si connette a 12 Mbps, ma la velocità misurata da speedtest.net non supera gli 8 Mbps?

Quando si utilizza la tecnologia ADSL, la velocità di trasferimento dei dati è sempre inferiore alla velocità di connessione di almeno 13-15% ... Questa è una limitazione tecnologica, di cui parleremo più dettagliatamente di seguito. Non dipende dall'ISP o dal modem utilizzato.
In condizioni ideali, con una velocità di connessione di 12 Mbps, puoi aspettarti una velocità massima reale di ~ 10 Mbps.

In realtà, oltre ai limiti tecnologici, ci sono una serie di fattori che riducono la velocità di trasmissione. Discuteremo questi fattori di seguito.

Tecnologia ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) è una tecnologia di trasmissione dati asimmetrica in cui la larghezza di banda disponibile del canale è distribuita tra i ( Scarica) e in uscita ( Caricamento) il traffico è asimmetrico. Pertanto, quando si collega un modem ADSL, viene utilizzata la velocità dell'abbonato ( Scarica) e la velocità dell'abbonato ( Caricamento).
Nelle reti di trasmissione dati ADSL, la velocità di connessione si misura in Megabit al secondo (Mbps) o Kilobit al secondo (Kbps).
Ad esempio: i numeri 10240/768 indicano che la velocità massima di connessione in entrata all'abbonato sarà di 10240 Kbps (la velocità con cui i dati arriveranno al computer locale) e la velocità massima di connessione in uscita dall'abbonato sarà 768 Kbps ( la velocità con cui i dati proverranno dal tuo computer locale a un server remoto).
In questo caso, la velocità massima durante il download dei file (velocità di caricamento) sarà ~ 1000 Kilobyte al secondo (KB/sec).
Questa cifra si ottiene utilizzando la seguente formula:
velocità di connessione (10240) - 15% (1500)/8 (per convertire kilobit in kilobyte).

Il fatto è che i browser Internet o i gestori di download/download mostrano la velocità di trasferimento in Kilobyte al secondo.

Ad esempio, nel browser Internet Expolrer, la velocità di download del file viene visualizzata nel campo Velocità di trasmissione(Tasso di trasferimento): xxx KB/sec(KB/sec).

I browser e/o i gestori di download/download utilizzano questa cifra per stimare la velocità di trasferimento al fine di calcolare il tempo totale di download di un file. Tuttavia, tieni presente che per una serie di motivi, la velocità di trasferimento dei dati viene visualizzata in modo impreciso. Ad esempio, i dati possono essere memorizzati nel buffer (questo fa sì che i timer si avviino con un leggero ritardo, con conseguenti letture errate). Inoltre, la velocità di trasferimento dei dati può variare a seconda delle prestazioni del computer.

Consigliamo di verificare la reale velocità di connessione come segue. Il modo più affidabile per ottenere risultati più affidabili è misurare la velocità di download del file dal sito Web del provider di servizi Internet.
È necessario scaricare un file dal sito Web del provider e vedere la velocità di download di questo file.

Molti utenti utilizzano spesso i servizi Internet più diffusi per verificare la velocità di un canale Internet (ad esempio speedtest.net). Attiriamo la vostra attenzione sul fatto che il controllo della velocità utilizzando i servizi Internet non garantisce una misurazione affidabile. In questo caso, l'accuratezza della misurazione della velocità del tuo canale Internet dipenderà dal server selezionato e dal suo carico, dalla sua posizione, dal carico del tuo canale Internet e da altri fattori.

Diamo uno sguardo più da vicino ai fattori che influenzano la reale velocità di connessione:

• Come protocollo di trasporto, le apparecchiature di comunicazione (switch IP ADSL) utilizzano la tecnologia ATM(La modalità di trasferimento asincrono è un modo asincrono di trasferire i dati). ATM è una tecnologia di commutazione e multiplexing di rete ad alte prestazioni basata sulla trasmissione di dati sotto forma di frame (celle) di dimensione fissa (53 byte).
  Come sapete Internet utilizza come protocollo di comunicazione il protocollo IP, ed in particolare il protocollo TCP/IP. ADSL utilizza ATM come protocollo di trasporto e quindi i dati vengono trasmessi sulla linea ADSL utilizzando TCP/IP su ATM. Quelli. I frame IP vengono impacchettati (incapsulati) in celle ATM e trasmessi su una linea DSL, quindi decompressi nuovamente dall'apparecchiatura ricevente e vengono ottenuti frame IP regolari.
  In questo caso, i pacchetti di grandi dimensioni verranno divisi in parti di 48 byte. Se il pacchetto non è equamente divisibile per 48, viene aggiunto un riempimento per ottenere un numero intero di celle di 48 byte. Dopo aver diviso il pacchetto in celle di 48 byte, viene aggiunta un'intestazione (5 byte) a ciascuna delle celle risultanti.
  Di conseguenza, c'è una diminuzione della velocità a livello 10% sulla velocità di trasferimento dei dati.
• Usando il protocollo TCP/IP durante il trasferimento dei dati, riduce la velocità a livello 3% sulla velocità di trasmissione, poiché trasmesso informazioni utili(dati) integra le informazioni sul servizio (protocollo).

I fattori di cui sopra sono gli stessi limiti tecnologici discussi all'inizio dell'articolo. Queste restrizioni portano al fatto che la velocità di trasferimento dei dati è sempre inferiore alla velocità di connessione di almeno 13-15% .

Ma ci sono altri fattori che riducono la velocità di trasferimento dei dati.

• In teoria, nella finestra del browser o nel download/download manager durante il download di un file, dovresti vedere la velocità di trasferimento calcolata dalla formula velocità di connessione - 15% (costi quando si utilizza TCP / IP e ATM) / 8 (per la conversione di kilobit in kilobyte), ma in realtà la velocità viene visualizzata più bassa e ci sono ragioni per questo:
  
  
  • Impostazioni del computer. Ad esempio, memoria insufficiente (virtuale/operativa), processore obsoleto, funzionamento instabile (guasti) del sistema operativo ( schermo blu) o difetto del software spazio libero sul disco rigido, la presenza di malware/virus sul computer, ecc.
  
  
  • Perdita di pacchetti nella trasmissione dei dati. Una grande quantità di perdite è possibile su linee difettose (canali di comunicazione) o quando si utilizza la velocità di connessione massima consentita.
    Se si verifica una perdita di pacchetti durante la trasmissione dei frame, il protocollo TCP/IP rileva il pacchetto mancante nel flusso di dati generale, non ne riconosce la ricezione e quindi avvia la ritrasmissione dei dati persi. La procedura di ritrasmissione introduce ulteriori ritardi.
    Pertanto, il protocollo TCP/IP, oltre all'importante funzione di monitoraggio e trasporto dei dati, rallenta la velocità di trasferimento dei dati in presenza di grosse perdite di pacchetti sulla linea.
    Per verificare la qualità della connessione al server su Internet, è possibile utilizzare l'utilità ping(ping). V riga di comando sistema operativo, eseguire il comando ping -t nome_sito, Per esempio ping -t www.download.com... Attendi 30 secondi, quindi premi Ctrl + C per uscire dall'utilità. Le statistiche indicheranno la % di perdita di pacchetti. Se la perdita di pacchetti è superiore al 5%, le prestazioni TCP/IP saranno scarse sul sito specificato.
  
  
  • Sovraccarico dei server e dei gateway del provider. Dipende dalla struttura della rete del provider (ad esempio, molti gateway) o dalla larghezza di banda ridotta del canale in uscita del provider. Il problema si verifica durante il carico massimo dell'utente. Troppi accessi al server possono superare il suo utilizzo massimo durante le ore di punta e causare rallentamenti.
  
  
  • I problemi di routing possono anche causare un calo della velocità. Se vengono rilevati problemi di instradamento, i pacchetti possono essere reindirizzati lungo percorsi alternativi, causando ritardi nella trasmissione dei dati.
  
  
  • utilizzo Protocollo PPPoE può portare a una diminuzione della velocità. PPPoE è un tunneling protocollo di rete trasmissione a livello di collegamento di frame PPP su Ethernet. Utilizzato principalmente dai servizi DSL. PPPoE è un protocollo ad alta intensità di risorse e i requisiti della CPU aumentano durante il trasferimento dei dati di rete. A seconda dell'implementazione e dell'utilizzo di PPPoE, è possibile notare una diminuzione della velocità massima fino al 5-25%.
  
  
  • Prestazioni insufficienti (basse) del server BRAS (Broadband Remote Access Server). Un router di accesso remoto a banda larga (BRAS) instrada il traffico da/verso uno switch DSL (DSLAM) sulle reti dell'ISP. BRAS si trova al centro della rete del provider e aggrega le connessioni degli utenti dalla rete del livello di accesso. Il router esegue la terminazione logica dei tunnel punto-punto (PPP). Questi possono essere tunnel incapsulati PPP over Ethernet (PPPoE) o PPP over ATM (PPPoA). BRAS è anche un'interfaccia per i sistemi di autenticazione, autorizzazione e contabilità del traffico.
  
  
  • Eventuale limitazione di velocità in base al piano tariffario sul server BRAS. Un caso tipico in cui la velocità della connessione fisica è una e la velocità di ricezione dei dati è limitata dal piano tariffario a pagamento.
  
  
  • Quando si utilizza un servizio aggiuntivo, ad esempio IPTV ( televisione digitale), il flusso TV ricevuto occupa anche una certa larghezza di banda, solitamente di circa 4 Mbit/s per i canali a definizione standard. La velocità massima di ricezione dei dati quando si utilizza il servizio IPTV può essere calcolata utilizzando la seguente formula:
    velocità di connessione - 15% - velocità di streaming IPTV.
    Per esempio, velocità di connessione (10240) - 15% (1500) - velocità di streaming IPTV (4000) = 4700 Kbps (587 Kb/s).