Введение
В первой части нашего руководства мы рассмотрели сегодняшний статус стандарта 802.11g, описали ключевые проблемы производительности и дали несколько советов для потенциальных покупателей этих не слишком готовых продуктов.
Во второй, финальной части руководства, мы более подробно остановимся на различиях в производительности, которые существуют между текущими продуктами Linksys и Buffalo Tech. Также мы впервые провели тесты производительности устройств на чипсете Intersil PRISM GT.
Подробное рассмотрение «проблем совместной работы»
За прошедший месяц в прессе появилось много новостей о «проблемах совместной работы» среди draft-802.11g продуктов. Однако часть информации является лишь слухами, направленными на снижение конкуренции. Причем в некоторых случаях неправильные заключения являются следствием некорректных методик тестирования.
И хотя когда вы слышите о «проблемах совместной работы», вы можете подумать о наличии каких-то принципиальных недостатков в функционировании нового стандарта, наше тестирование draft-11g устройств показало, что самая главная проблема совместной работы связана со снижением пропускной способности. В некоторых случаях пропускная способность падала так низко, что ситуацию вполне можно было принять за функциональную проблему, особенно если измерять среднюю скорость передачи данных, скажем, при пересылке файла.
Для понимания ситуации необходимо анализировать график зависимости пропускной способности от времени. На Рис. 1 показан простой пример, подтверждающий наше мнение.
Рис. 1. Сравнение пропускной способности: Linksys против Buffalo Tech — оригинальная версия прошивки
Данный график получен с помощью Chariot, вы уже должны быть знакомы с этим графиком по первой части нашего руководства. На графике показана пропускная способность первых розничных продуктов Buffalo Tech и Linksys на базе draft-11g. И хотя численное значение средней пропускной способности 21,8 Мбит/с для Linksys дает представление о производительности продукта, в случае тестовой пары Buffalo Tech ситуация иная.
По падениям графика становится понятно, что момент и продолжительность измерений существенно влияют на полученные результаты. Как только вы начнете тестировать одновременную работу draft-11g и 11b продуктов в смешанной среде, то получение такого графика является необходимым условием понимания работы продуктов.
Мы разделили ситуацию с совместной работой на три категории:
- draft-11g и «наследственный» 802.11b;
- draft-11g и draft-11g (совместимость продуктов разных производителей);
- draft-11g и 802.11b (совместная работа в смешанных сетях).
Мы рассмотрим каждую категорию в отдельной секции.
Draft-11g и «наследственный» 802.11b
Данная проблема совместной работы связана с недостатками некоторых старых 802.11b продуктов. Здесь следует упомянуть проблемы с короткой преамбулой, которые мы уже рассматривали в первой части руководства, и проблемы с неравной скоростью передачи. Вторая проблема заключается в том, что 802.11b устройства не знают, что делать, когда draft-802.11g станции пытаются объявить скорости передачи, отличные от 1, 2, 5,5 и 11 Мбит/с (именно такие скорости поддерживаются 802.11b устройствами). Эта проблема первоначально мешала картам Cisco 340 и 350 ассоциироваться (то есть подключаться) к точкам доступа стандарта draft-11g. Однако большинство производителей уже выпустили обновления прошивок с исправлением проблемы, поэтому вряд ли вы с ней столкнетесь, конечно, если не будете использовать что-то древнее (до декабря 2002/ января 2003) с оригинальной прошивкой.
Нам сообщили, что группа IEEE знает о существовании обеих проблем, и будет пытаться решить их в следующих версиях чернового стандарта или в финальной версии. В то же время, производители уже исправили свои прошивки и драйверы, решая указанную проблему, или сделают это в ближайшем будущем.
Имейте в виду, что в нашей лаборатории находится масса различного 802.11b оборудования, и вряд ли мы можем с уверенностью сказать, что описанные выше проблемы не существуют. Однако при тестировании 802.11b продуктов на базе чипсетов Intersil PRISM II, TI ACX-100, Agere Systems и Atheros 5100X совместно с draft-11g продуктами на чипсетах Broadcom или Intersil, мы еще не встречались с ситуацией, когда клиенты не могли ассоциироваться и успешно передавать данные.
Совместимость Draft-11g продуктов разных производителей
В этом разделе мы рассмотрим проблемы, которые могут появиться при совместной работе продуктов от разных производителей сетевого оборудования. Главная проблема опять же заключается в различиях пропускной способности. В первой части нашего руководства в нашем распоряжении находились продукты только на draft-11g чипсете от Broadcom, и мы действительно наблюдали различие в производительности между продуктами Buffalo Technology и Linksys. В этот раз мы смогли добавить продукты на базе чипсета Intersil, что позволило нам расширить тестовый ассортимент.
Примечание: Поскольку мы не смогли получить продукты для обзора от D-Link после многочисленных попыток, мы решили связаться напрямую с Intersil — производителем беспроводного чипсета, который D-Link использует в своих «Xtreme G» продуктах на основе чернового 802.11g. И хотя мы не можем сказать, какой конкретно продукт использовался нами в тестировании, мы можем считать результаты репрезентативными для сегодняшних продуктов Intersil, которые вы можете купить в магазине.
Рис. 2. Intersil с первой версией прошивки.
На Рис. 2 показана производительность устройств Intersil с первой версией прошивки. Как и в других тестах, мы использовали клиента и точку доступа на основе одинакового (в данном случае — Intersil) чипсета, и во время теста в зоне действия сети не находилось активных 802.11b клиентов. Вы можете наблюдать относительно стабильную пропускную способность, однако она меньше, чем у продуктов на базе Broadcom.
Совместимость Draft-11g продуктов разных производителей, продолжение
После сообщения результатов нашего тестирования Intersil, представители компании выслали новую прошивку для клиента и для точки доступа (затем она была выслана и производителям оборудования). Мы установили новую прошивку, в результате чего получили показанную на Рис. 3 ситуацию.
Рис. 3. Intersil, первая и новая прошивки.
Получившееся увеличение пропускной способности на 35% отнюдь не плохо, но, как показано на Рис. 4, пропускная способность все еще не дотягивает до последних продуктов на базе Broadcom.
Рис. 4. Новая прошивка Intersil против новой прошивки Broadcom.
На Рис. 4 сравниваются продукты на базе чипсета Intersil с маршрутизатором Linksys WRT54G и картой WPC54G CardBus. При этом у пары Linksys на базе чипсета Broadcom наблюдается примерно 18% преимущество по пропускной способности.
Draft-11g — включение WEP шифрования
К сожалению, неприятности у Intersil продолжаются. Наше тестирование выявило примерно 10% падение пропускной способности при включении WEP шифрования, что показано на Рис. 5.
Рис. 5. Intersil — с включенным 128-битным WEP шифрованием и с выключенным.
Подобные результаты заставили нас вернуться и проделать тот же тест на паре Linksys. Результаты показаны на Рис. 6.
Рис. 6. Broadcom — с включенным 128-битным WEP шифрованием и с выключенным.
И хотя здесь тоже наблюдается едва заметное отличие 1%, оно явно не превышает погрешности измерения, поэтому его можно не учитывать.
В результате мы получаем следующую ситуацию. При включении 128-битного WEP шифрования лидерство Broadcom по средней пропускной способности над Intersil увеличивается до примерно 35%. Когда мы поинтересовались у Intersil причинами подобного падения производительности при включении WEP шифрования, нас заверили, что это связано с ранней версией прошивки и в будущих версиях проблема будет решена.
Но перед вычеркиванием draft-11g продуктов Intersil из списка для покупки, давайте посмотрим, что произойдет при добавлении в сеть 802.11b станций.
Смешанная сеть — подключение к станциям
В чем draft-11g продукты сильно отличаются, так это в своей работе в «смешанных» беспроводных сетях, то есть сетях, содержащих draft-11g и 802.11b станции. Как вы помните из нашей первой части, механизм совместной работы 11g и 11b клиентов реализуется с помощью «защиты». К тому же работа клиентов 11b сильно влияет на пропускную способность draft-11g устройств. В этой области производители продолжают дорабатывать свои продукты, причем заметные изменения в совместной работе 11b и 11g произошли после выпуска январской версии 6.1 чернового стандарта 802.11g.
И хотя черновой 11g стандарт не обязывает включать «защиту», тенденция сегодня такова, что производители предпочитают реализовывать автоматическую адаптивную 11b защиту. В результате подобного подхода можно выделить три уровня работы draft-802.11g устройств:
- Уровень 1 — Клиентов 11b не обнаружено (максимальная пропускная способность);
- Уровень 2 — Клиенты 11b ассоциированы (подключены), но бездействуют;
- Уровень 3 — Клиенты 11b активны (минимальная пропускная способность).
И хотя точная пропускная способность и их отношение меняются от производителя к производителю, практически все протестированные нами устройства демонстрируют три указанных уровня работы. Единственным исключением можно считать первую прошивку Intersil, в которой имеется только два уровня, как показано ниже.
Примечание:
- С тестовой конфигурацией и методологией тестирования вы можете ознакомиться здесь.
- Все следующие тесты были получены при лучших условиях связи, когда точка доступа/маршрутизатор и клиент находились на расстоянии полутора метров друг от друга. Шифрование WEB везде было выключено (если специально не оговорено).
На Рис. 7 показано сравнение двух запусков Chariot. Нижний график показывает результаты тестирования с первой версией клиентского драйвера Intersil и с первой версией прошивки точки доступа, а верхний график отражает новую прошивку, выпущенную через несколько недель. Во время обоих тестов мы подключили двухдиапазонную CardBus карту NETGEAR WAB501 (на Atheros 5100X) во второй ноутбук, находившийся близко к первому, примерно на 20 секунде. Затем мы достали WAB501 примерно на 50-секундной отметке.
Рис.7. Intersil старая и новая прошивка — временное включение WAB501.
По результатам можно сделать два вывода:
- Первая версия прошивки не показала изменения пропускной способности при включении (ассоциации) 11b клиента. Скорее всего, это связано с не-адаптивной реализацией 11b защиты, что ограничивает пропускную способность «уровнем 2».
- Новая прошивка использует механизм адаптивной защиты. В результате мы получаем более высокую пропускную способность «уровня 1», когда защита не определяет работу клиентов 11b, но как только клиент 11b входит в сеть и ассоциируется с точкой доступа, пропускная способность падает до того же «уровня 2».
Не придавайте никакого значения тому, что нижний график останавливается после одной минуты. Мы просто торопились и прервали тест, когда его уже не имело смысла продолжать.
Похоже, что мы наблюдали сходное поведение и на продуктах Broadcom, причем его было легче обнаружить на продукции Linksys, поскольку там нет характерных для Buffalo Tech «скачков» пропускной способности. Рис. 8 наглядно подтверждает наши слова.
Рис. 8. Новая прошивка Intersil и новая прошивка Linksys — временное подключение (ассоциация) WAB501.
На графике показан тот же эксперимент, что мы проводили на Рис. 7, но здесь мы сравниваем новую прошивку Intersil с новой прошивкой Linksys-Broadcom в маршрутизаторе WRT54G. Мы не всегда вовремя подключали и отключали 11b клиента WAB501, так что не придавайте никакого значения разным временным интервалам на Рис. 8.
Главный итог, который можно сделать по нашему эксперименту — Intersil и Broadcom используют сходную «адаптивную защиту», причем в настоящее время у Broadcom она реализована более эффективно, что подтверждается более высокой пропускной способностью как на «уровне 1», так и на «уровне 2».
Смешанная сеть — дополнительное тестирование 11b клиентов
Дальнейшие эксперименты показали, что различные 802.11b клиенты по-разному влияют на пропускную способность нашей тестовой пары draft-11g устройств, когда они ассоциируются с draft-11g точкой доступа.
Рис. 9. Новая прошивка Intersil — WAB501 или ORiNOCO — временное подключение (ассоциация).
На Рис. 9 мы использовали тестовую пару draft-11g продуктов на чипсете Intersil. Вы вновь можете заметить падение пропускной способности при временной ассоциации WAB501 клиента. Но в этот раз мы также произвели временное подключение клиента ORiNOCO Gold. И хотя в обоих случаях падение пропускной способности произошло примерно в одно и то же время, эффект от ассоциации WAB501 исчез после нескольких секунд выключения и снятия карты. Однако в случае отключения карты ORiNOCO пропускная способность восстановилась только через минуту после удаления карты. Тот же самый эффект наблюдается при временной ассоциации карт на Intersil PRISM II и TI ACX-100.
Причем подобная задержка не связана с Intersil. На Рис. 10мы наблюдаем результаты тестирования с теми же 802.11b клиентами, что и на Рис. 9, но в этот раз использовалась пара Linksys WRT54G/ WPC54G.
Рис. 10. Новая прошивка Broadcom — WAB501 или ORiNOCO — временное подключение (ассоциация).
Мы вновь наблюдаем быстрое восстановление от временной ассоциации клиента NETGEAR WAB501, однако в случае с ORiNOCO на восстановление пропускной способности пары Linksys уходит почти три минуты.
Мы запускали подобные тесты на парах Intersil и Linksys/ Broadcom с другими 11b клиентами. Мы обнаружили, что лишь NETGEAR WAB501 на чипе Atheros позволяла быстрое постановление до пропускной способности «уровня 1».
Следует отметить, что падения пропускной способности до уровня 2 не наблюдалось, пока 11b клиент не был ассоциирован с draft-11g точкой доступа. Мы могли наблюдать быстрые «выпадения» во время процесса ассоциации, но только успешная ассоциация приводила к переключению на более медленный «уровень 2».
Давайте посмотрим, что произойдет, если мы попытаемся игнорировать 11b станции!
Смешанная сеть — без «защиты»
Хотя реализация «адаптивной защиты» на Intersil и Broadcom снимает необходимость в режиме «только-G», Broadcom все еще предлагает эту альтернативу. Функция носит различные имена (Buffalo Tech называет ее «Турбо», а Linksys более скромна — «только-G»), но принцип действия у нее один — отключение механизма защиты 11b.
Однако Intersil твердо решила принудительно реализовывать защиту и не предоставляет механизма ее отключения. И хотя поначалу такой подход может казаться недостатком, наше тестирование показало, что прирост производительности от выключения защиты ничтожно мал — при этом выключение защиты может нанести больше вреда, чем пользы.
На Рис. 11 показано два запуска Chariot для тестовой пары Linksys WRT54G/ WPC54G, которая использует последнюю доступную версию прошивки Broadcom. Мы вновь использовали продукт Linksys, поскольку в нем отсутствуют «прыжки» пропускной способности и нам легче определять происходящие изменения.
Рис. 11. Новая прошивка Broadcom — смешанный режим и только-G, станций 11b нет.
На иллюстрации показаны два запуска Chariot, один в «смешанном режиме», и второй — в режиме «только-G». Сравнивая значения средней пропускной способности, мы получаем лишь 3% прирост в режиме «только G», что вряд ли можно назвать существенным. Но если вы желаете выжать каждый последний мегабайт из своей сети, то к каким негативным последствиям может привести переключение сети в режим «только-G»?
Если вы вернетесь к первой части нашей статьи, то там указано: отключение защиты не предотвращает draft-11g станции и точки доступа от прослушивания 11b передач данных, оно предотвращает понимание этих передач. При отключении защиты клиенты 802.11b будут рассматриваться как 2,4 ГГц шум, при этом они будут мешать работе вашей 802.11g сети. Ниже мы наглядно это проиллюстрируем.
Рис. 12. Новая прошивка Broadcom — режим «только G». В зоне действия сети находится NETGEAR MA401.
На Рис. 12 мы вновь взяли ту же тестовую пару Linksys, что и на Рис. 11, установили ТД в режим «только G«, затем принесли станцию NETGEAR MA401 в зону действия сети. (Второй график показывает работу в режиме «только G» без активных 11b клиентов в зоне действия, он приведен для ссылки). И хотя «выпадения» пропускной способности явно заметны, если вы посмотрите на значение средней пропускной способности, то разница будет невелика.
Однако эффект различается в зависимости от клиента, что видно на следующих тестовых прогонах.
Рис. 13. Новая прошивка Broadcom — режим «только G». NETGEAR WAB501 в зоне действия.
На Рис. 13 показан тот же тест, что и на Рис. 12, но в этот раз мы использовали двухдиапазонную карту NETGEAR WAB501, выставленную в режим только 11b. Мы не знаем, что именно делает WAB501, но последствия здесь более плачевны — примерно 18% падение производительности между тестами.
Не следует забывать, что невозможность «понимать» работает в двух направлениях. И хотя мы не запускали тестов для проверки эффекта, draft-11g станции с отключенной защитой будут работать как источники помех для 11b сети. Если у вас draft-11g сеть может прекрасно работать, и вы будете получать небольшой прирост от перехода в режим «только G», не следует забывать о возможном влиянии на соседскую сеть 11b.
И вновь повторимся: производите запуск draft-11g оборудования с выключенной защитой на свой страх и риск. Как мы считаем, Intersil права в принудительном навязывании «защиты», хотя некоторые могут с нами и не согласиться.
Смешанная сеть — реализация Broadcom
Настоящее испытание для draft-11g оборудования наступает, когда в беспроводной сети находятся активные draft-11g и 11b станции. В первой части мы рассмотрели поведение Broadcom в сложных условиях «жонглирования». Сейчас мы рассмотрим дополнительные примеры, включая работу Intersil в смешанных сетях.
На Рис. 14 показан тест маршрутизатора Buffalo Tech WBR-G54 на основе Broadcom с оригинальной прошивкой и клиентов Buffalo WLI-CB-G54 draft-11g и ORiNOCO Gold 11b. Первой стартует карта Buffalo Tech, затем на 20-й секунде к ней присоединяется ORiNOCO. Далее две карты работают одновременно, пока карта Buffalo Tech не завершит запрограммированную передачу данных и остановится, затем закончит работу и карта ORiNOCO.
Рис. 14. Оригинальная прошивка Buffalo Tech — клиенты WLI-CB-G54 и ORiNOCO.
Как видим, пропускная способность draft-11g клиента падает до «третьего уровня» после активизации 11b станций, однако 11g и 11b клиенты хорошо разделяют между собой время. Обратите внимание, что пропускная способность клиента Buffalo Tech немного выше ORiNOCO.
На Рис. 15 показан тот же тест, но в этот раз точка доступа Buffalo Tech использовала последнюю версию прошивки.
Рис. 15. Новая прошивка Buffalo Tech — клиенты WLI-CB-G54 и ORiNOCO.
И снова клиенты Buffalo Tech и ORiNOCO хорошо работают вместе и показывают примерно равную пропускную способность при одновременной передаче. Но если вы считаете, что все реализации Broadcom ведут себя одинаково, мы приведем вам результаты следующих тестов. В них мы использовали оборудование Linksys.
На Рис. 16 показан тот же тест, что и выше, но в этот раз мы использовали точку доступа Linksys WAP54G и клиентов WPC54G draft-11g и NETGEAR MA401 11b. WAP54G работает с оригинальной версией прошивки.
Рис. 16. Оригинальная прошивка Linksys — клиенты Linksys WPC54G и NETGEAR MA401.
В этот раз клиент Linksys получает меньшую пропускную способность, чем MA401. Причем снижение здесь настолько сильное, что если бы мы не использовали Chariot, мы бы могли подумать, что передача повисла.
Затем мы перешли на маршрутизатор Linksys WRT54Gс последней версией прошивки Broadcom и повторили тест. (Мы установили маршрутизатор в качестве точки доступа, чтобы производительность маршрутизатора не влияла на измерения).
Рис. 17. Новая прошивка Linksys — клиенты Linksys WPC54G и NETGEAR MA401.
На Рис. 17 можно явно заметить изменение раскладки производительности, но отнюдь не в желаемом направлении! С новой прошивкой 11b карта NETGEAR не только получает лучшую пропускную способность, чем карта Linksys, но ее пропускная способность оказывается выше, чем в предыдущем тесте!
Как мы полагаем, прошивка Broadcom пока еще не включила в себя изменения версии 6.1 чернового стандарта 802.11g, который выделяет для 11g станций больше времени в эфире, чем для 11b станций. Представители Broadcom подтвердили наши догадки — компания выпустит «6.1» прошивку для своих покупателей в последнюю неделю марта или около того.
А что насчет Intersil? Будет ли ее чип работать с активными draft-11g и 11b клиентами лучше?
Смешанная сеть — реализация Intersil
Хотя Intersil несколько отстала от Broadcom в гонке «только draft-11g» пропускной способности, в совместной работе смешанных сетей 11b/ draft-11g компания явно вышла вперед. Рис. 18 доказывает наши слова.
Рис. 18. Оригинальная прошивка Intersil — клиенты Intersil и NETGEAR WAB501.
И вновь мы провели наш смешанный draft-11g/ 11b тест, но в этот раз мы использовали точку доступа и клиента Intersil вместе с двухдиапазонной картой NETGEAR WAB501, выставленной в 11b режим. Результаты теста явно показывают, что draft-11g клиент получает намного лучшую пропускную способность, чем в любом из смешанных режимов на оборудовании Broadcom. Похоже, Intersil уже включила изменения чернового стандарта 6.1 в свой первый выпуск!
Рис. 19. Новая прошивка Intersil — клиенты Intersil и NETGEAR WAB501.
Мы также повторили тест с использованием новой прошивки Intersil, но Рис. 19 не слишком изменился. Мы провели тест с другими 11b клиентами, и результаты показаны на Рис. 20 — 22.
Рис. 20. Новая прошивка Intersil — клиенты Intersil и ORiNOCO Gold.
Рис. 21. Новая прошивка Intersil — клиенты Intersil и NETGEAR MA401.
Рис. 22: Новая прошивка Intersil — клиенты Intersil и D-Link DWL-650+.
NETGEAR WAB501 на основе Atheros 5100X и D-Link DWL-650+ на TI ACX-100 показали самую лучшую работоспособность в смешанном режиме. И хотя результаты хороши, у Intersil все же еще есть, что улучшать.
Заключение
Мы надеемся, что вы получили всю необходимую информацию о draft-11g продуктах, об их плюсах и минусах. Даже с появлением первых продуктов на основе чипсета Intersil, пока что мы не собираемся менять наше заключение в первой части статьи.
Продукты базируются на черновом стандарте, и наверняка они претерпят существенные изменения. Будьте осторожны при покупке. Помните, что продавцы всегда знают, что такое «черновой стандарт». Решать вам.
Статья первоначально появилась на SmallNetBuilder.
Copyright© Tim Higgins 2003. All rights reserved.
