Konfrontacja - 802.11a kontra 802.11g

Jeżeli chcesz lub musisz mieć dzisiaj bezprzewodową sieć LAN, czeka cię trudny wybór. To nie tylko spory kawałek alfabetu, czyli standardy od 802.11a do 802.11i; musisz przede wszystkim rozstrzygnąć, na który standard postawić - 802.11a czy 802.11g. Każdy z nich pracuje w zupełnie innym paśmie częstotliwości.

Jeżeli chcesz lub musisz mieć dzisiaj bezprzewodową sieć LAN, czeka cię trudny wybór. To nie tylko spory kawałek alfabetu, czyli standardy od 802.11a do 802.11i; musisz przede wszystkim rozstrzygnąć, na który standard postawić - 802.11a czy 802.11g. Każdy z nich pracuje w zupełnie innym paśmie częstotliwości.

Obie technologie kuszą niewątpliwymi zaletami, mają też specyficzne ograniczenia. A jak to wszystko wygląda w praktyce? To właśnie postanowiliśmy sprawdzić w teście. Wykorzystaliśmy to, że przemysł oferuje już rozwiązania dwupasmowe/trzysystemowe, które mogą pracować zarówno w paśmie 2,4 GHz (802.11b/g), jak i 5 GHz (802.11a), co pozwala przeprowadzić testy w obu pasmach na tym samym sprzęcie. Eliminujemy w ten sposób różnice sprzętowe jako źródło potencjalnych błędów. Tak przeprowadzony test odzwierciedla faktyczne różnice między obydwiema technologiami.

Pytanie o częstotliwość

Klasyczne pasmo sieci bezprzewodowych to ISM 2,4 GHz. Skrót oznacza "Industrial Scientific, Medical" - właśnie do takich zastosowań zarezerwowano swego czasu to pasmo. Nie są tu wymagane żadne licencje ani pozwolenia, a urządzenia mogą być stosowane wewnątrz i na zewnątrz budynków.

Przegląd wariantów 802.11

Przegląd wariantów 802.11

W paśmie ISM pracują nie tylko urządzenia 802.11b i 802.11g, ale także wiele innych technologii radiowych, z których najbardziej znana jest Bluetooth. Ze względu na jej popularność we wspomnianym paśmie pracuje coraz więcej sieci bezprzewodowych, również bezprzewodowe głośniki czy klawiatury właśnie tu przesyłają swoje dane. Co gorsza, potencjalnym źródłem zakłóceń mogą być też kuchenki mikrofalowe, a nawet startery do świetlówek.

Sytuację dodatkowo komplikuje to, że w tym wąskim paśmie dostępne są tylko trzy kanały na konkurencyjne transmisje. Utrudnia to zapobieganie zakłóceniom, a także uniemożliwia budowę odpowiednio gęstych sieci punktów dostępowych dla dużych grup użytkowników.

Pasmo 5 GHz, w którym operują systemy 802.11a, przedstawiane jest często przez przemysł jako panaceum na problemy zatłoczonego pasma ISM. Jednak i ono ma swoje wady. Ograniczenia wynikają często z samych reguł fizyki, czasem z regulacji prawnych.

Zastosowanie wyższej częstotliwości nieuchronnie wywołuje wyższą tłumienność i większą podatność na szumy, odbicia i inne efekty pasożytnicze, a to podwyższa koszty technologii 5 GHz - mały zasięg wymusza stosowanie większej liczby punktów dostępowych dla równomiernego pokrycia obszaru. Problemy techniczne można rozwiązać środkami technicznymi, ale to z kolei znów podwyższa koszty urządzeń pracujących z częstotliwością 5 GHz.

Z drugiej strony, sieci WLAN 5 GHZ zapewniają bardzo szerokie pasmo użyteczne. W wersji 802.11a/h do dyspozycji jest osiem równoległych kanałów, a nie zaledwie trzy, jak w wariancie 11b/g. W dużych sieciach, w których wymagana jest duża liczba punktów dostępowych ze względu na sporą liczbę użytkowników, to poważna zaleta.

Konfiguracja testowa

LANCOM 3550 tworzy maksymalnie dwie niezależne komórki sieci w standardzie IDEE 802.11a, b i g. Dodatkowo pracuje jako router.

LANCOM 3550 tworzy maksymalnie dwie niezależne komórki sieci w standardzie IDEE 802.11a, b i g. Dodatkowo pracuje jako router.

Test został wykonany w trybie infrastruktury. Punkt dostępowy i punkt pomiarowy LAN (Pentium III 1 GHZ, 384 MB RAM, 3Com 3C905-C, Windows XP Pro SP1) współpracowały z przełącznikiem 10/100 Mb/s (Compex DS.-2216). Jako ruchomą stację pomiarową zastosowaliśmy maszynę Dell Precision M60 (Pentium M 1,6 GHz, 512 MB RAM, Windows XP Pro SP1).

W roli narzędzia do pomiaru przepustowości wystąpił NetCPS 1.0. Bezpłatny program tworzy dedykowane połączenie TCP/IP (TCP, port 4455) między dwoma komputerami i przesyła 100 MB danych.

W trakcie pomiaru program zlicza w cyklach sekundowych z rozdzielczością do 1 ms liczbę przesłanych bajtów. Wychwytuje także maksymalną szybkość transmisji, a na podstawie całkowitego czasu jej trwania wylicza średnią.

Wszystkie pomiary przeprowadziliśmy na trzecim piętrze budynku biurowego, wzdłuż korytarza przebiegającego na osi wschód-zachód. Punkt dostępowy znajdował się w pokoju biurowym na końcu korytarza, po stronie zachodniej.

Pomiary szybkości transmisji przeprowadzaliśmy z sześciu punktów w biurze oraz wzdłuż korytarza, za każdym razem po trzy w trybach 802.11g, 802.11a i 802.11a TURBO. Z otrzymanych wyników wyliczaliśmy średnią.

Pierwszy pomiar przeprowadziliśmy w tym samym pomieszczeniu, w którym znajdował się punkt dostępowy. Odległość wynosiła około pięciu metrów. Drugi punkt pomiarowy znajdował się w sąsiednim pomieszczeniu, również w odległości około pięciu metrów od punktu dostępowego, tym razem oddzielonego od klienta drewnianą ścianką działową, której górna jedna trzecia była przeszklona. Trzeci punkt pomiarowy znajdował się w odległości dziesięciu metrów od punktu dostępowego; po drodze znajdowała się znów drewniana ścianka działowa oraz ściana z cegły.

Czwarty punkt pomiarowy znajdował się w odległości 15 metrów na wschód od punktu dostępowego. Między nimi były trzy ściany: drewniana, z płyty gipsowo-kartonowej i z cegły. Piąty punkt był podobny do czwartego, ale znajdował się w odległości 20 metrów. Ostatni, szósty punkt pomiarowy znajdował się w odległości 25 metrów od dostępowego, w korytarzu odgałęziającym się w kierunku północnym. Tu między punktem pomiarowym a dostępowym znajdowała się jeszcze jedna ściana gipsowo-kartonowa.

Urządzenia testowe

Jako punktów dostępowych i adapterów WLAN do klientów użyliśmy produktów firmy LANCOM (dawniej ELSA). Punkt dostępowy to LANCOM 3550, obecnie sztandarowe urządzenie bezprzewodowe tego producenta.

Tryby 802.11a zapewniają dużą szybkość transmisji na krótki dystans, ale ich wydajność spada wraz ze wzrostem odległości. Gdy odległość między punktem dostępowym a klientem przekracza 20 metrów, najlepiej spisuje się tryb 802.11g.

Tryby 802.11a zapewniają dużą szybkość transmisji na krótki dystans, ale ich wydajność spada wraz ze wzrostem odległości. Gdy odległość między punktem dostępowym a klientem przekracza 20 metrów, najlepiej spisuje się tryb 802.11g.

Urządzenie z funkcją Power-over-Ethernet ma dwie różnicowe anteny dwupasmowe - pracuje w pasmach 2,4 oraz 5 GHz, w standardach IDEE 802.11b (2,4 GHz/11 Mb/s), IDEE 802.11g (2,4 GHz/54 Mb/s) oraz IDEE 802.11a (5 GHz/54 Mb/s). Ponieważ całość opiera się na chipsecie AR5001X firmy Atheros, możliwa jest jeszcze praca w trybie 802.11a TURBO, z szybkością transmisji 108 Mb/s brutto.

Zewnętrzne gniazdo CardBus to możliwość rozbudowy o drugą, niezależną komórkę sieci w dowolnej technologii. Każda z komórek może pracować jako dedykowana komórka 802.11b, 802.11b/g, 802.11a lub 802.11a TURBO.

KANCOM 3550 może dodatkowo funkcjonować jako router, a drugie złącze ethernetowe 10/100 Mb/s pozwala na dołączenie urządzeń xDLS. Firewall z techniką Stateful Packet Inspection chroni wewnętrzną sieć przed intruzami.

Kolejne funkcje bezpieczeństwa to uwierzytelnianie według reguł IDEE 802.1x, szyfrowanie WEP z kluczem o długości do 128 bitów oraz na życzenie funkcje IPSec/VPN.

Zarządzanie urządzeniem odbywa się poprzez interfejs internetowy (do wyboru HTTP lub HTTPS) lub za pomocą wygodnego w obsłudze pakietu oprogramowania LANTools. Ten ostatni służy również do instalacji. Można tu konfigurować wszystkie parametry pracy punktów dostępowych oddzielnie w sieci lokalnej, sieci bezprzewodowej i sieciach odległych.

Jako urządzenia klienckie zastosowaliśmy karty LANCOM Airlancer MC54ag - dwupasmowe, trzymodowe, obsługujące, podobnie jak punkt dostępowy, standardy 802.11b, 802.11b/g, 802.11g, 802.11a oraz 802.11a TURBO. Mają sterowniki do wszystkich odmian Windows i tak jak punkt dostępowy, obsługują szyfrowanie WEP z kluczem o długości do 128 bitów. Instalacja i konfiguracja kart w Windows odbywa się za pomocą łatwego w obsłudze, ale bardzo rozbudowanego Client Managera. Podczas pracy można obserwować stan połączenia za pomocą innego narzędzia - Client Monitora.

Nie ma dobrych wiadomości dla użytkowników Linuksa i systemów Mac OS. Producent chipsetu Atheros nie zapewnia obsługi tych systemów, a więc LANCOM nie oferuje potrzebnych sterowników.

Pozostaje pobrać ze strony LANCOM najnowsze sterowniki i możemy rozpoczynać test.

Wyniki testu

Zmierzoną szybkość transmisji przedstawiamy w postaci wykresu. Chodzi przy tym o przeciętną szybkość transmisji danych nieszyfrowanych (bez szyfrowania WEP). W celu ustalenia poszczególnych szybkości zarówno punkt dostępowy, jak i karty klientów były każdorazowo przestawiane w odpowiedni tryb (802.11g, 802.11a względnie 802.11a TURBO).

Generalnie zwraca uwagę względnie niska szybkość transmisji w trybach 54 i 108 Mb/s, sięgająca zaledwie dwuipółkrotności możliwej szybkości netto w trybie 11 Mb/s. Mimo to w trybie 54 Mb/s można uzyskać prędkości porównywalne z sieciami kablowymi, ale wszystkie stacje jednej komórki współdzielą dostępne pasmo.

Tryby 802.11a okazały się w naszym teście w sumie zadziwiająco szybkie, również na średnich dystansach, i to mimo znajdujących się po drodze ścian wykonanych z różnych materiałów. Najwidoczniej 802.11a dobrze radzi sobie z odbiciami, które tworzą się wzdłuż korytarza. Godna uwagi alternatywa to tryb TURBO, w którym uzyskaliśmy transfer ponad 30 Mb/s od klienta do serwera. Zgodnie z oczekiwaniami, szybkość transmisji spada niemal liniowo wraz ze wzrostem odległości od punktu dostępowego. Po przekroczeniu 20 metrów nie udawało się już nawiązać użytecznego połączenia.

W trybie 802.11g na odległość do 20 metrów można uzyskać niemal tak samo dużą przepustowość - zaczyna ona spadać dopiero po zwiększeniu dystansu. Nawet trzy ściany znajdujące się między urządzeniami nie mają tu żadnego wpływu. W punkcie pomiarowym numer 6, odległym od punktu dostępowego o 25 metrów, uzyskaliśmy w trybie 802.11g transfer netto o wartości 11 Mb/s - a więc wielkość równą teoretycznej przepustowości brutto standardu 802.11b.

Podsumowanie

Wyniki naszego testu prowadzą do jednoznacznego wniosku - jeżeli chcesz pokryć zasięgiem duży obszar możliwie niewielkim kosztem, a nie potrzebujesz zbyt wielu stacji klienckich, kup urządzenia w standardzie 802.11g. Większy zasięg wariantu g umożliwia budowę sieci o większych oczkach, czyli zastosowanie mniejszej liczby punktów dostępowych. Niestety, do dyspozycji są tylko trzy niezależne kanały.

Wariant 802.11a jest przydatny wówczas, gdy na stosunkowo niewielkiej przestrzeni należy obsłużyć wiele klientów, a więc potrzeba więcej kanałów. Tryb TURBO może być godny polecenia tam, gdzie trzeba połączyć wielu użytkowników mobilnych, choćby w salach konferencyjnych czy punktach hot spot - przyda się wtedy jego większa wydajność.

Pocieszające jest to, że w niektórych przypadkach użytkownik nie musi rozstrzygać żadnych dylematów. Jak widać na przykładzie sprzętu LANCOM, są również urządzenia udostępniające jednocześnie obie technologie.


Zobacz również