В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций

Беспроводная связь: проблемы выбора

С.Ю. Поляков, директор ООО "Мостком"
С.Н. Кузнецов, директор по информационным технологиям ООО "Мостком"
А.С. Есенин, ведущий специалист ООО "Мостком"

Растущие потребности общества в разнообразных видах трафика диктуют необходимость постоянного расширения пропускной способности современных коммуникаций.

Как показывает практика

Случается, пользователей вводят в заблуждение некоторые параметры в описаниях нового оборудования. В частности, указываемая канальная скорость нередко достигает значения 108 Мбит/с. Как показывает практика, скорость передачи трафика на реальной трассе существенно ниже канальной, особенно при симметричной нагрузке. И здесь оператору связи совершенно необходим действенный инструмент оценки свойств оборудования по передаче трафика - как минимум для оценки рисков и грамотной подготовки соглашений о качестве обслуживания (SLA) с будущими пользователями канала связи.

Для определения качества канала связи по передаче реального трафика через различное беспроводное оборудование нами предложена собственная методика измерений. При испытаниях было протестировано:

оборудование Wi-Fi типов DWL900AP и DWL7700 фирмы D-Link;
радиомаршрутизатор Р2 (с планарной антенной с усилением 22 dBi) НПО "Рапира";
беспроводное оптическое оборудование ARTOLINK типа М1-FE-2 производства ГРПЗ.

Все модели поддерживают стык Fast Ethernet (100 Мбит/c), пользующий ся сегодня наибольшей популярностью при решении проблемы "последней мили".

И на трассе, и в лаборатории

Измерения проводились как в лабораторных условиях (минимальная длина трассы, отсутствие помех, НКУ), так и на испытательной трассе длиной 4,5 км. В качестве измерительного оборудования применялись два тестера каналов Ethernet ETest [1, 2]. Они обеспечивали генерацию и контроль прохождения через канал связи детерминированного UDP-трафика Ethernet с симметричной нагрузкой канала связи.

Параметры трафика задавались в следующих пределах:

длина пакетов Lf от 64 до 1518 байт;
расстояние между пакетами (Interframe gap) IFG от 13 до 8192 байт.

Измерялись три основных параметра:

пропускная способность канала;
уровень потери пакетов;
максимальное время прохождения пакетов в зависимости от их длины и интервала между ними.

Было замечено, что в радиооборудовании для коротких пакетов при малом IFG уровень потерь пакетов приближается к 100%. Полученные в лабораторных условиях результаты по всем типам оборудования сгруппированы в таблице.

Как видно из таблицы, все Wi-Fi-оборудование даже в идеальных условиях демонстрирует значительно меньшую - по сравнению с канальной - скорость передачи информации для симметричной нагрузки. Измеренные задержки во всех случаях, кроме оборудования ARTOLINK, существенно превышают характерное время буферизации пакета, поэтому и вариация времени задержки (пакетный джиттер) практически совпадает с максимальным временем прохождения пакетов.

В последней строке таблицы приведен условный интегральный параметр качества оборудования. Он определяется как максимальное значение произведения скорости передачи информации на долю успешно переданных пакетов, определенный по всему массиву измерений. Поскольку оборудование Р2 и Artolink продемонстрировало наибольшее значение этого критерия, дальнейшие испытания на трассе длиной 4,5 км проводилось именно с ними.

На рис. 1 представлены сравнительные результаты испытаний радиомаршрутизатора Р2 на измерительной трассе и в лабораторных условиях. По вертикальной оси отложено отношение измеренной пакетной скорости на выходе оборудования к скорости тестового потока. Максимальное значение скорости передачи тестового трафика на трассе 4,5 км достигало 8 Мбит/с для симметричной нагрузки. В процессе испытаний наблюдалось неоднократное и стохастическое снижение пропускной способности (максимум в два раза), возможно связанное с неконтролируемым изменением электромагнитной обстановки.

Наш выбор

Видно, что имеется граничное значение пакетной скорости, при которой пропускная способность канала самых коротких пакетов становится равной номинальной. Для лабораторных условий FPS=3000 байт, для испытательной трассы FPS=1500 байт. Поскольку указанные зависимости для различных длин пакетов не совпадают, можно сделать вывод: кроме ограничений вычислительной мощности оборудования на характеристики канала оказывает влияние механизм буферизации. Данный параметр определяет работу оборудования по обработке пакетных очередей входного трафика. Другой характеристикой оборудования являются зависимости той же величины от межпакетного интервала. Резкий рост данных зависимостей указывает на наличие механизмов обработки пакетов в течение межпакетного интервала.

Оборудование Artolink M1 FE как в лабораторных условиях, так и на испытательной трассе показало скорость передачи, равную входной пакетной скорости для всех видов передаваемого трафика. Графики для него представляют прямую горизонтальную линию и поэтому здесь не приводятся.

Проведенные измерения позволяют сформулировать следующие выводы:

Оборудование Wi-Fi не обеспечивает скорости передачи данных даже в лабораторных условиях. Скорость сильно зависит от конкретного исполнения оборудования и условий его эксплуатации. Канал связи для всех типов протестированного радиооборудования демонстрирует очень большие и нерегулярные задержки, а также значительное количество потерь при передаче коротких пакетов.
Выявлено резкое увеличение коэффициента ошибок в том случае, если межпакетный интервал меньше, чем некоторое характерное значение, свойственное конкретному типу оборудования. Возможно, это связано с мощностью используемой вычислительной платформы, величиной внутренних буферов и алгоритмами обработки пакетов.
При увеличении дальности связи пропускная способность радиоканала снижается. Это, вероятно, связано с процессом автоматического перехода оборудования на меньшую канальную скорость, который зависит и от окружающей электромагнитной обстановки.
Оборудование беспроводной оптической связи обеспечивает 100%-ную скорость передачи данных - вне зависимости от дальности связи, типа и структуры трафика. Оно также малочувствительно к электромагнитным помехам. Основным фактором, вносящим помехи в оптический канал, является снижение прозрачности атмосферы (туман, снег, сильный дождь и т.д.).

Таким образом, при выборе варианта организации беспроводного канала связи необходимо четко представлять основные свойства предлагаемого производителями оборудования. Эффективным способом оценки качества беспроводного канала связи является его тестирование в соответствии с приведенной выше методикой. С точки зрения наиболее полного обеспечения растущих потребностей в передаче трафика оптимальной представляется организация беспроводных гибридных каналов на основе атмосферного оптического и радиооборудования [3]. Это позволяет наряду с достижением максимально возможной для беспроводных решений полосы пропускания обеспечить надежность связи, сравнимую с проводными коммуникациями.

Литература

Методика тестирования каналов связи Ethernet // Технологии и средства связи. 2005. № 2.
Комплексный анализ качества каналов Ethernet // Технологии и средства связи. 2006. № 5.
Гибридное FSО-оборудование - решение операторского класса // Технологии и средства связи. 2007. № 2.

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #5, 2007
Посещений: 6243

Автор