Способны ли Wi-Fi соединения удовлетворить потребности современных приложений?
Приложения, нуждающиеся в широкой полосе пропускания (трансляция мультимедийного контента, онлайн-игры, ip-телефония и т.д.), как правило, плохо работают при беспроводном соединении. На первый взгляд это кажется странным — разве пропускная способность кабельного соединения не ограничена по сравнению с 802.11a/g? Оказывается, все совсем наоборот.
От чего зависит пропускная способность
Передавать данные по кабелю гораздо проще, чем по воздуху. Отсутствие физических ограничений затрудняет эффективное использование доступной полосы пропускания Wi-Fi соединения по целому ряду причин:
• для беспроводного соединения требуется передача большого объема служебных данных, что значительно ограничивает полосу пропускания для остального трафика; • в отличие от кабельных Ethernet-соединений, дуплексная передача данных (одновременный обмен трафиком между двумя устройствами, удваивающий пропускную способность канала) для беспроводных соединений пока невозможна — эффект тот же, как если бы два человека говорили одновременно: один не слышит другого; • пропускная способность канала зависит от силы приемника сигнала — чем она выше, тем больше скорость передачи данных; в то время как единственное ограничение для проводных соединений — длина кабеля.
Будущее — за 802.11n
В основу стандарта 802.11n положены две новые концепции, позволяющие решить проблему пропускной способности беспроводного соединения. Одна из этих концепций предусматривает использование технологии «многоканальный вход — многократный выход» (Multiple-Input/Multiple-Output, MIMO). Как известно, радиосигналы, испускаемые передатчиком, на пути к приемнику сталкиваются с посторонними объектами и в результате десинхронизируются, что существенно затрудняет прием. Технология MIMO устраняет эту проблему, позволяя обрабатывать сигналы самого разного характера. Вот, как это объясняет в своей статье, опубликованной на сайте DeviceForge.com, инженер Intel Джеймс Уилсон (James Wilson):
«Технология MIMO позволяет согласованно распознавать многолучевые сигналы с использованием множественных разнесенных антенн. Под многолучевыми понимаются отраженные сигналы, которые доходят до приемника через некоторое время после получения основного сигнала по линии прямой видимости.
«Многолучевые сигналы обычно рассматриваются как помехи, осложняющие прием полезной информации. MIMO позволяет принимать их с помощью разнесенных антенн, создавая тем самым коэффициент усиления, способствующий более эффективному приему полезных данных».
Расширение канала
Другая важная особенность стандарта 802.11n — расширенные каналы. Увеличение пропускной способности канала с 20 до 40 МГц более чем в два раза расширяет полезную полосу пропускания, как показано на этом графике (предоставлен Intel Labs).
В сочетании с MIMO скорость передачи данных по стандарту 802.11n значительно повышается, как видно из следующей таблицы (предоставлена Intel Labs):
Ниже приводится расшифровка двух разных способов измерения:
• Оценочная скорость беспроводной передачи — объем данных, который может быть передан от одного Wi-Fi трансмиттера к другому при идеальных условиях. Это те самые 54 Мбит/с, которые нам обещает стандарт 802.11a/g. • Оценочная скорость в точке доступа к службе MAC — скорость передачи данных в зависимости от физических условий. По стандарту 802.11a/g, максимальная скорость передачи данных в наилучших условиях составляет около 22-25 Мбит/с, а при неблагоприятных обстоятельствах — всего 1-2 Мбит/с.
Множественные потоки
Переход на оборудование с поддержкой 802.11n может существенно расширить полосу пропускания, однако будет ли этого достаточно? Проводные технологии уже переходят от стандарта Ethernet 100 Мбит/с к Gigabit Ethernet, так что стандарт 802.11n с максимальной скоростью передачи данных 100 Мбит/с все еще существенно отстает.
Эту проблему призвана решить другая грандиозная инновация в сфере Wi-Fi — использование множественных потоков. Многим наверняка знакомо обозначение 3 x 3: 3 (a x b: c). Эта формула определяет пропускную способность устройства. Первая цифра (a) обозначает максимальное количество передающих антенн передатчика, вторая (b) — максимальное количество принимающих антенн, а третья (с) — максимальное количество одновременных потоков данных, которые трансмиттер способен обрабатывать.
Максимальное количество потоков для стандарта 802.11n составляет 4 x 4: 4. Устройства, соответствующие этой формуле, будут иметь оценочную скорость беспроводной передачи на уровне 600 Мбит/с.
Начало массового производства
Компания Qualcomm представила микросхему 4 x 4: 4 еще в июне прошлого года, а вскоре после утверждения стандарта 802.11n, компания Atheros объявила о своем намерении выпустить в начале 2010 года чип 3 x 3: 3. Устройства на базе микросхем Atheros будут обеспечивать оценочную скорость беспроводной передачи на уровне 450 Мбит/с.
Хотя официального подтверждения этому нет, новая версия AirPort Extreme Base Station от Apple, скорее всего, тоже соответствует формуле 3 x 3: 3. Вот что пишет по этому поводу Гленн Флейшман (Glenn Fleishman) в статье, опубликованной на сайте Ars Technica:
«По утверждениям компании, новая версия устройства повышает производительность Wi-Fi на 50% и обеспечивает на 25% более широкий диапазон приема, чем предыдущая модель. Эти показатели сравнимы с возможностями антенных массивов 3?3, которые даже при наличии двухпотокового трансмиттера обеспечивают повышенную скорость и диапазон передачи данных».
Единственная проблема заключается в том, что адаптеры 3 x3: 3 для клиентских сетей пока выпускает только Intel.
В заключение
Беспроводные устройства с полной поддержкой стандарта 802.11n позволят решить большинство проблем с ограничением пропускной способности на устаревшей Wi-Fi аппаратуре, а также расширят зону приема и повысят стабильность работы сети. Возможно, пришла пора отказаться от кабелей Ethernet.
