Channel utilization wifi что это

Проверка того, правильно ли используются каналы

Рис. 1 Радио

Если высокая загрузка канала вызвана помехами совпадающих каналов или помехами, не Wi-Fi устройства. Устраните проблему в соответствии с Signal Interference. Если высокая загруженность канала вызвана ошибками AP, выполните следующие шаги:

 display ap traffic statistics wireless ap-id 19 r 1 . Wireless port up rate(Kbps) :311112 Wireless port down rate(Kbps) :402245 .

Если объем восходящего и нисходящего трафика большой, STA на AP загружает или скачивает сервисы, которые занимают большое количество ресурсов канала радиоинтерфейса. В результате другие STA не могут вытеснять каналы и долгое время задерживаться или потерять пакеты. В этом случае вам рекомендуется выполнить следующие конфигурации для ограничения скорости трафика в соответствии с фактическими требованиями к обслуживанию:

 system-view [AC] wlan [AC-wlan-view] traffic-profile name default [AC-wlan-traffic-prof-default] rate-limit client up 5120 [AC-wlan-traffic-prof-default] rate-limit client down 8192 

В V200R005 и V200R006C10:

 system-view [AC] diagnose [AC-diagnose] display radio-statistics radio 1 . Broadcast Pkt Num : 323212 Multicast Pkt Num : 234223 .

В V200R006C20 и более поздних версиях:

 system-view [AC] diagnose [AC-diagnose] display wifi radio-statistics radio 1 . Broadcast Pkt Num : 323212 Multicast Pkt Num : 234223 .

Запустите эту команду несколько раз и наблюдайте за изменением количества многоадресных и широковещательных пакетов. Если подсчеты быстро увеличиваются, большое количество многоадресных или широковещательных пакетов отправляется на радиоинтерфейс. По умолчанию многоадресные или широковещательные пакеты передаются с низкой скоростью физического уровня (11 Мбит/с на полосе 2,4 ГГц и 6 Мбит/с в диапазоне 5 ГГц). Следовательно, передача большого количества многоадресных или широковещательных пакетов приводит к выходу полосы пропускания радиоинтерфейса, что сказывается на нормальных службах одноадресной передачи данных. Если высокая загруженность радио канала вызвана большим количеством многоадресных или широковещательных пакетов, сконфигурируйте изоляцию портов (в режиме прямой передачи данных) и ограничение скорости для многоадресных и широковещательных пакетов, чтобы снизить уровень использование канала. Конфигурация изоляции порта

Запустите следующие команды, чтобы включить изоляцию портов на интерфейсе, соединяющем коммутатор или AC с AP:

 system-view [AC] interface gigabitethernet 0/0/1 [AC-GigabitEthernet0/0/1] port-isolate enable group 1 

ПРИМЕЧАНИЕ:

В режиме туннельной передачи данных блокировка порта не требуется, и AP отправляет пакеты в AC для передачи. При конфигурации изоляции порта проверьте, требуется ли соединение Уровня 2. Если это так, включение изоляции порта приведет к прерыванию соединения Уровня 2.

Ограничение скорости передачи многоадресных или широковещательных пакетов

В режиме прямой пересылки вы можете настроить политику трафика на интерфейсе, подключенном к AP, чтобы ограничить скорость передачи многоадресных или широковещательных пакетов.

[AC] traffic classifier test [AC-classifier-test] if-match destination-mac 0100-5e00-0000 mac-address-mask ffff-ff00-0000 [AC] traffic behavior test [AC-behavior-test] statistic enable [AC-behavior-test] car cir 100 [AC] traffic policy test [AC-policy-test] classifier test behavior test [AC] interface gigabitethernet 0/0/2 [AC-GigabitEthernet0/0/2] traffic-policy test outbound [AC-GigabitEthernet0/0/2] traffic-policy test inbound 

Для V200R005 в режиме туннельной передачи данных привяжите политику трафика к интерфейсу WLAN-ESS, чтобы ограничить скорость передачи многоадресных или широковещательных пакетов.

[AC] traffic classifier test [AC-classifier-test] if-match destination-mac 0100-5e00-0000 mac-address-mask ffff-ff00-0000 [AC-classifier-test] quit [AC] traffic behavior test [AC-behavior-test] statistic enable [AC-behavior-test] car cir 100 [AC] traffic policy test [AC-policy-test] classifier test behavior test [AC] interface wlan-ess 1 [AC-Wlan-Ess1] traffic-policy test inbound [AC-Wlan-Ess1] traffic-policy test outbound 

Для V200R006 и более поздних версий, в режиме туннельной передачи данных, настройте подавление многоадресных или широковещательных пакетов в профиле трафика AC.

[AC] wlan [AC-wlan-view] traffic-profile name default [AC-wlan-traffic-prof-default] traffic-optimize broadcast-suppression packets 300 [AC-wlan-traffic-prof-default] traffic-optimize multicast-suppression packets 300 

Если объем трафика и количество многоадресных или широковещательных пакетов невелики, проверьте, есть ли низкоскоростные STA или STA с низким уровнем RSSI на радиостанции AP, которые загружают или скачивают сервисы.

 display station ap 19 Rf/WLAN: Radio ID/WLAN ID Rx/Tx: link receive rate/link transmit rate(Mbps) ------------------------------------------------------------------------------------------------ STA MAC Rf/WLAN Band Type Rx/Tx RSSI VLAN IP address SSID ------------------------------------------------------------------------------------------------ 8844-7748-3c81 1/1 5G 11ac 39/52 -64 1 192.168.150.162 m0_tes ------------------------------------------------------------------------------------------------ Total: 1 2.4G: 0 5G: 1

Перевод «channel utilization» на русский

В дискретной системе ALOHA максимальный коэффициент использования канала, который может быть достигнут, равен 1/е.

In addition to the typical signal level and channel usage graphs, there are visualizations for the data rates, channel utilization and the number of clients.

В дополнение к типичным графикам с данными об уровне сигнала и используемым каналам, также доступны визуализированные данные о скорости передачи данных, загруженности каналов и количестве клиентов.

Channel utilization-Network analyzers report channel utilization in percentage of time spent transmitting and receiving frames.

Использование канала — Анализаторы сети сообщают об использовании канала в проценте времени, проведенного передающие и принимающие кадры.

In order to optimize channel utilization, service provider field personnel must understand what other devices share the channel, what kind of devices they are, how often they transmit, and if they rely on a slower, legacy 802.11 protocol.

Для оптимизации использования канала выездные специалисты должны понимать, какие устройства применяют канал, какие это устройства, как часто они передают данные и используют ли они более медленный протокол 802.11.

The digital technology employed provides a level of encryption on the satellite portion of the connection, and in addition the operating connection costs are lower than for the older INMARSAT-A terminals through enhanced satellite channel utilization through the use of digital technology.

Используемая цифровая технология обеспечивает определенный уровень кодирования на участке спутниковой связи и, кроме того, эксплуатационные расходы являются более низкими, чем расходы на старых терминалах ИНМАРСАТ-А благодаря использованию более современных спутниковых каналов связи и цифровой технологии.

Предложить пример

Другие результаты

In one embodiment, the longer the channel is in use (in a specific session and historically) the greater the ability of system 2 to optimally utilize a channel and develop intelligent channel-utilization strategies.

В одном из вариантов осуществления изобретения, чем дольше используется канал (в определенном сеансе и в хронологическом аспекте), тем большую возможность имеет система 2 для оптимального использования этого канала и выработки рациональной стратегии использования канала.

For example, 10 GBASE-T uses 400 MHz bandwidth, which roughly means that every Hz of RF spectrum carries 25 bits of binary data, in other words, channel capacity utilization is 25 bits/Hz.

Например, для 10GBASE-T используется полоса пропускания 400 МГц, это означает, что каждый герц частотного спектра несет примерно 25 бит бинарных данных, другими словами, использование пропускной способности канала составляет 25 бит/Гц.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАНАЛА И МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ ЧИСЛА КАДРОВ В БЛОКЕ A-MSDU ДЛЯ СЕТИ IEEE 802.11AC Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

БЕСПРОВОДНАЯ СЕТЬ ДОСТУПА / IEEE 802.11AC / АГРЕГИРОВАНИЕ КАДРОВ / A-MSDU / ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАНАЛА / СХЕМА МОДУЛЯЦИИ И КОДИРОВАНИЯ / ВРЕМЯ ПЕРЕДАЧИ КАДРА / WIRELESS ACCESS NETWORK / FRAME AGGREGATION / CHANNEL UTILIZATION EFFICIENCY / MODULATION AND CODING SCHEME / FRAME TRANSMISSION TIME

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Викулов Антон Сергеевич, Парамонов Александр Иванович

В данной статье проведён обзор существующих методов агрегирования кадров и рассмотрено влияние механизма агрегирования кадров A-MSDU на эффективность функционирования ячейки сети для стандарта IEEE 802.11. Предложена модель данного механизма, связывающая его основные параметры с условиями применения. Получена аналитическая модель для зависимости вероятности успешного приёма кодового слова от вероятности битовой ошибки. Также получена аналитическая модель зависимости эффективности использования канала от числа кадров в блоке A-MSDU и вероятности битовой ошибки для стандарта IEEE 802.11ac. Предложенные аналитические модели могут быть использованы для оценки эффективности сети в задачах проектирования новых и анализа работы существующих беспроводных локальных вычислительных сетей (БЛВС). Предложен метод определения оптимального числа кадров в блоке A-MSDU с точки зрения максимальной эффективности использования канального ресурса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Викулов Антон Сергеевич, Парамонов Александр Иванович

ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ МЕЖКАНАЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ В СЕТЯХ IEEE 802.11 ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ
Оценка реальной пропускной способности компьютерных WiFi сетей на транспортном уровне
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЕМКОСТИ СЕТИ СТАНДАРТА IEEE 802.11 AX
Улучшение вероятностно-временных характеристик протоколов инкапсуляции 802. 11

Исследование адаптивного механизма агрегации с ретрансляцией фрагментов для высокоскоростных беспроводных сетей

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE EFFICIENCY OF CHANNEL UTILIZATION AND OPTIMIZATION METHOD OF FRAME COUNT IN A-MSDU UNIT FOR IEEE 802.11AC NETWORK

Frame aggregation in today’s Wi-Fi networks, i.e. their transmission by blocks, has become one of the main mechanisms aimed at improving channel resource efficiency. Currently, this is especially important in view of the expected new addition to IEEE 802.11ax standard for improving efficiency. This article gives an overview of the existing methods of frame aggregation and it demonstrates that various frame aggregation methods are suitable for solving the problem from the standpoint of reducing the technological overhead costs from different positions. A-MSDU frame aggregation procedure effect on the efficiency of the network element for IEEE 802.11ac standard is examined and the model of this procedure is proposed, which connects its main parameters with the application conditions. The analytical model is obtained within the framework of this problem for the dependence of the codeword successful reception probability on the bit error probability, which in turn enabled to estimate the successful reception probability of both a single frame and a frame unit. The assessment problem of using the channel resource in view of the aggregation procedure is examined considering the data channel utilization efficiency as a relation between the actual useful data transmission rate to the nominal modulation and coding rate defined via MCS index value. The analytical model is obtained by solving the optimization problem that is finding the conditions under which the maximum efficiency of the channel datalink level is achieved and that makes it possible to assess the optimal frame count in A-MSDU unit for the known bit error probability and the traffic nature. The problem solution has a significant practical value, since the proposed analytical models can be used to assess the network efficiency for the engineering new networks and analysis of the existing WLANs.

Текст научной работы на тему «ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАНАЛА И МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ ЧИСЛА КАДРОВ В БЛОКЕ A-MSDU ДЛЯ СЕТИ IEEE 802.11AC»

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАНАЛА И МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ ЧИСЛА КАДРОВ

В БЛОКЕ A-MSDU ДЛЯ СЕТИ IEEE 802.11ac Викулов Антон Сергеевич

аспирант кафедры сетей связи и передачи данных Санкт-Петербургского государственного

университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича.

Парамонов Александр Иванович

доктор технических наук, профессор кафедры сетей связи и передачи данных Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций

им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. E-mail: alex-in-spb@yandex.ru.

Адрес: 193232, г. Санкт-Петербург, пр. Большевиков, 22/1.

Аннотация: В данной статье проведён обзор существующих методов агрегирования кадров и рассмотрено влияние механизма агрегирования кадров A-MSDU на эффективность функционирования ячейки сети для стандарта IEEE 802.11. Предложена модель данного механизма, связывающая его основные параметры с условиями применения. Получена аналитическая модель для зависимости вероятности успешного приёма кодового слова от вероятности битовой ошибки. Также получена аналитическая модель зависимости эффективности использования канала от числа кадров в блоке A-MSDU и вероятности битовой ошибки для стандарта IEEE 802.11ac. Предложенные аналитические модели могут быть использованы для оценки эффективности сети в задачах проектирования новых и анализа работы существующих беспроводных локальных вычислительных сетей (БЛВС). Предложен метод определения оптимального числа кадров в блоке A-MSDU с точки зрения максимальной эффективности использования канального ресурса.

Ключевые слова: беспроводная сеть доступа, IEEE 802.11ac, агрегирование кадров, A-MSDU, эффективность использования канала, схема модуляции и кодирования, время передачи кадра.

Одной из основных целей нововведений в группе стандартов IEEE 802.11 является повышение скорости передачи данных и эффективности использования радиоресурсов для повышения качества оказания услуг связи. Под эффективностью использования канала передачи данных будем понимать отношение фактически имевшей место скорости передачи полезных данных к номинальной скорости модуляции и кодирования.

В сетях Wi-Fi ключевым ресурсом является время занятия среды распространения, в течение которого все клиенты, проассоциирован-ные с точкой доступа (ТД), по очереди осуществляют передачу. Однако, ввиду ощутимых накладных расходов на передачу, кадры не передаются поодиночке. Вместо этого используются различные механизмы агрегирования кадров с целью повышения эффективности

использования радиочастотного ресурса. Ниже будет рассмотрен механизм агрегирования кадров A-MSDU для версии стандарта IEEE 802.11-2016 [1].

Стандарт предполагает три механизма агрегирования кадров. Сверху вниз по модели OSI: A-MSDU, A-MPDU и A-PPDU. Последний применяется только в сетях дополнения 802.11ad (DMG-сети) и здесь рассматриваться не будет. Что касается различий между A-MPDU и A-MSDU в дополнениях 802.11n и 802.11ac, то рассмотрим их более детально.

Пакет, переданный с уровня L3 на уровень MAC, попадает на подуровень MAC-LLC (logical link control layer) или upper MAC. Иначе это называется MAC service access point (MAC-SAP). Рассматриваемый в таком ключе кадр (MAC service data unit — MSDU) — это единица передачи, используемая на MAC-уровне, при приёме с вышестоящего

MAC Header I MSDU subframe . MSDU subframe I A-MSDU

MPDU delimiter MPDU Padding

PHY Header 1 мрпи cnhfrar

Рис. 1. Принятые в IEEE 802.11n/ac механизмы агрегирования кадров на канальном уровне

уровня. В результате агрегирования MSDU напрямую на MAC-уровне, конструируются блоки Aggregated MSDU (A-MSDU) [2]. A-MSDU передаются на нижележащий физический уровень (PHY-уровень), где они обрабатываются как MPDU. Каждый A-MSDU содержит общий заголовок для нескольких кадров MSDU, которые назначены одному клиенту и относятся к одному классу сервиса 802.11e. Каждый MSDU (кроме последнего) при агрегировании дополняется до размера кратного 4 байтам.

В дополнении стандарта 802.11n размер A-MSDU был ограничен 3839 или 7935 байт, в зависимости от соответствующего значения таблицы HT Capability Information [1]. В дополнении стандарта 802.11ac размер A-MSDU ограничен максимальным размером MPDU, равным 11454 байта. Число MSDU внутри A-MSDU может быть равным 8, 16, 32 или не иметь ограничений в зависимости от соответствующего значения таблицы Extended Capabilities Element [1].

Основная цель этого режима агрегирования состоит в том, что, поскольку для подавляющего большинства клиентов ethernet является исходным форматом кадров, представляется удобным объединять в рамках одной передачи несколько кадров, адресованных одному клиенту, для формирования одного A-MSDU. Т.е. оптимизируются накладные расходы на заголовки канального уровня, которые для од-

ного клиента идентичны для большого числа кадров.

Дополнением к данному механизму в стандарте, начиная с расширения стандарта IEEE 802.11n, является более низкоуровневый, относительно предыдущего, механизм агрегирования A-MPDU. Оба механизма с точки зрения канального уровня приведены на рис. 1.

MAC Protocol Data Unit (MPDU) — это блоки данных, переданные с MAC-уровня на уровень PHY. В дополнении стандарта 802.11n размер MPDU ограничен значением в 4095 байт. В дополнении стандарта 802.11ac размер MPDU может быть ограничен значениями 3895, 7991 и 11454 байт в зависимости от соответствующего значения таблицы VHT Capability Information. Aggregated MPDU (A-MPDU) [1] — это агрегированные MPDU, объединённые в один блок физического уровня (physical protocol data unit — PPDU). Все кадры имеют общий PLCP-заголовок и преамбулу. Кадр A-MPDU структурно состоит из нескольких субкадров A-MPDU, каждый из которых включает в себя кадр MPDU delimiter и опционально — кадр MPDU.

В дополнении стандарта 802.11n размер A-MPDU ограничен в зависимости от соответствующего значения поля A-MPDU Parameters и может составлять максимально 65535 байт. В дополнении стандарта 802.11ac размер A-MPDU ограничен в зависимости от соответствующего значения поля Maximum A-MPDU Length exponent из таблицы VHT Capability Information [1] и может составлять максимально 1048575 байт.

A-MPDU, или (в терминах физического уровня) — PSDU (PHY Service Data Unit), передаётся внутри PPDU (PLCP Protocol Data Unit). Поэтому наибольший размер PPDU для 802.11n равен 65535 байт, а для 802.11ac — 4692480 байт. Стандарт запрещает передавать PPDU с длительностью передачи более 10 мс для 802.11n и более 5484 мкс для

802.11ac. Дополнительно на длительность A-MPDU могут быть наложены ограничения длительности в соответствии с требуемой AC (access category) 802.11e.

Стандарт IEEE 802.11n предполагает использование A-MPDU и A-MSDU совместно или по отдельности [1]. Стандарт IEEE 802.11ac всегда использует A-MPDU, даже если нужно передать только один MPDU. Иными словами, агрегирование кадров по механизму A-MSDU является в актуальном стандарте опциональным.

Основным недостатком механизма A-MSDU является тот факт, что вся последовательность кадров становится, по сути, одним элементом данных (PDU) и таким образом имеет только одну CRC-проверку. Поскольку с увеличением размера кадра увеличивается вероятность ошибки, а повторная передача части A-MSDU последовательности невозможна, то результатом ошибки является повторная передача всего агрегированного блока на более низких скоростях, что минимизирует преимущества агрегирования. A-MPDU, в свою очередь, состоит из нескольких PDU, каждый со своим CRC. Следовательно, в случае ошибки, PDU могут быть повторно переданы по отдельности, тем самым повышая общую эффективность. Однако, выигрыш в производительности несёт «накладные расходы» в виде дополнительного MAC-заголовка для каждого субкадра.

Иными словами, в механизмах A-MPDU и A-MSDU уменьшаются различные накладные расходы. A-MSDU уменьшает накладные расходы на MAC-заголовки в условиях хорошего качества канала связи. В противном случае увеличение доли ошибок в канале выливается в увеличение числа повторов целых блоков A-MSDU. С другой стороны A-MPDU не уменьшает накладные расходы канального уровня. Вместо этого он снижает накладные расходы CSMA/CA — IFS, ACK, DIFS и back-off. Поскольку MPDU внутри A-MPDU остаются независимыми, ошибки при передаче

влияют только на конкретные MPDU. В итоге, в дополнении стандарта 802.11n выбор между A-MPDU и A-MSDU представляет собой баланс между вероятностью ошибки и ценой повторной передачи в A-MSDU с одной стороны, и накладных расходов на заголовки MAC в A-MPDU с другой. В большинстве реальных систем последнее является более важным, и потому большая часть реальных устройств стандарта IEEE 802.11n применяет A-MPDU [3].

Основополагающей работой по моделированию канального уровня IEEE 802.11 является исследование [4]. В исследованиях [5-6] рассматривались вопросы выбора режима передачи для сетей IEEE 802.11. В работе [7] убедительно показаны недостатки механизма A-MSDU с позиции общей пропускной способности беспроводных локальных вычислительных сетей (БЛВС) как с позиций идеальных условий, так и в случае возможных ошибок передачи. В результате для стандарта 802.11n были получены зависимости пропускной способности от числа кадров в агрегированном блоке, размера кадров и PER (Packet error rate). При этом достаточно убедительно было показано, что режим агрегирования A-MPDU полезно применять во всех случаях, а агрегирование A-MSDU полезно только в случае достаточно низкой доли ошибок приёма/передачи. Данная тема была развита в нескольких работах, например [8], где применён тот же подход с рядом особенностей. Например, в [9] рассматривается гибридная работа механизмов агрегирования кадров, а в [10] изучается работа для multicast трафика в сетях IEEE 802.11n. Симуляция механизмов агрегирования кадров для сетей 802.11n рассмотрена в частности в работах [11] и [12], причём в последней изучено влияние различного числа станций, участвующих в работе сети.

В конечном итоге, логичным развитием этих идей в дополнении стандарта 802.11ac стало использование механизма A-MPDU во всех случаях (даже для передачи одного кадра). При этом механизм A-MSDU остаётся оп-

циональным, в зависимости от условий работы. Недостающим звеном во всех названных работах является с одной стороны слабое внимание последней ревизии стандарта, а с другой — недостаточное внимание к природе трафика.

Цель данной работы — построение модели режима агрегирования A-MSDU в зависимости от состояния канала передачи, а также оценка пределов применимости этого механизма для дополнения стандарта 802.11ac с одновременным поиском оптимального режима его работы в зависимости от размера кадров и их числа в блоке A-MSDU.

Рассмотрим эффективность использования ресурса радиочастотного канала с позиции режимов агрегирования кадров. Сначала рассмотрим идеальный случай для механизма A-MSDU и UDP-трафика. Стандарт [1] определяет время передачи кадра с данными в зависимости от размера кадра LMSDU и режима работы следующим образом:

А PHY — PREAMBLES А SYML

где Tphy-preambles — общая длительность передачи преамбул физического уровня; NDBPS — число бит полезной нагрузки на OFDM символ; TSYMS и TSYML — длительности передачи одного символа соответственно при коротком и длинном защитном интервале; NService — размер поля «Service», составляющий 16 бит.

Время передачи блока A-MSDU составляет: T = T + T +

А A-MSDU А PHY — PREAMBLES MAC ~ +K ‘ (TA-MSDU-Header + TMSDU ) + TSIFS + TACK , (2)

где K — число кадров с полезной нагрузкой; TSIFS — длительность короткого межкадрового интервала, равного 16 мкс для VHT канала; TMSDU — время передачи отдельного кадра; 112 бит

дачи A-MSDU заголовка длиной 112 бит;

TACK = >wri/i>—длительность передачи ACK

кадра длинои 112 бит; Тшс —дли-

тельность передачи МАС-заголовка длиноИ 272 бита.

Под будем понимать скорость пе-

редачи данных в Мбит/с, задаваемую индексом MCS, т.е. скорость кодирования и модуляции. При этом время передачи отдельного кадра MSDU для одного пространственного потока составляет:

T = T • AMSDU SYML T ± SYMS 8 • LMSDU + NService

T A SYML N _ DBPS _

Считая, что все кадры с полезными данными имеют одинаковыи размер, определим общую пропускную способность как:

TDIFS + TBO + TA-MSDU

где TBO — средний back-off интервал; TDIFS — длинный межкадровый интервал, равный 34 мкс для VHT канала. Объединяя (2) и (4), определим эффективность использования радиоканала в идеальных условиях следующим образом:

Ta-msdu + Tbo + DIFS PHYRate

Теперь рассмотрим случай для канала, имеющего определённую вероятность битовой ошибки. Обозначим как pBIT — вероятность ошибочного приёма одного бита (или иначе, Bit error rate — BER) и будем считать эту вероятность постоянной.

Чтобы кадр был отброшен приёмником как принятый с ошибкой, достаточно одного ошибочного кодового слова LDPC, содержащего число фактически передаваемых бит равное CWsize. Вероятность ошибочного приёма кодового слова определяется скоростью кодирования, задаваемой выбранным индексом MCS. Стандарт предусматривает три варианта для размера кодового слова: 648, 1296 и 1944 бита

с различным объёмом полезной передаваемой информации в зависимости от выбранной скорости кодирования. Число кодовых слов ЫСцт, необходимых для передачи одного кадра с данными размером LмSDU (байт), определяется в соответствии с [1] следующим образом. Число кодовых слов равно единице для N не более 1944, равно двум для 1944 < N < 2592 , и, наконец,

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

^ 1944 • Rate для Na более 2592.

При этом, число доступных бит в минимальном числе OFDM символов Na определяется как:

где NCBPS — число кодированных бит на OFDM символ. При этом согласно [1], размер кодового слова CWsize выбирается следующим образом:

648 C1; CW = J1296 C 2; (8)

где условия C1, C2 и C3 определяются как: C1 = (Na < 648) л

л(Na > 8Lmsdu +16 +1464(1 -R));

Рассматривая формулы (6-13) совместно, получаем число и размер кодовых слов для заданной скорости кодирования R, определяемой индексом MCS, и заданного размера кадра

Ввиду того, что вероятность пропуска ошибки передачи вышестоящим механизмом MAC-уровня (CRC-32) крайне мала и составляет 0,532 = 2,3 • 10-10, а также, поскольку на уровне MAC коррекция ошибки не осуществляется, будем считать, что вероятности ошибки приёма отдельного кадра на канальном и физическом уровнях равны. Иными словами, не будем отдельно рассматривать случай пропуска ошибки в кодовом слове LDPC.

Минимальное кодовое расстояние d — это минимальное количество искажённых символов, необходимых для перехода между разрешёнными комбинациями в пределах кодового слова. Код может исправлять до t ошибок, если d не менее чем 2t + 1. Тогда успешно принятым кодовым словом будет являться кодовое слово, где число битовых ошибок не превыша-

В работе [13] приведены оценки минимального кодового расстояния для LDPC кода, применённого в стандарте IEEE 802.11n и (как следствие) 802.11ac. См. таблицу 1.

Поскольку вероятность битовой ошибки pBIT — величина постоянная, вероятность успешного приёма одного бита будет составлять q = 1 — pBIT. Тогда, согласно теореме Бернулли, вероятность успешного приёма кодового слова PCW общим размером CWsize бит определяется как сумма вероятностей успешного приёма

Таблица 1. Минимальное кодовое расстояние d и предельное число t битовых ошибок в кодовом слове для LDPC кода.

Скорость кодирования R Фактический размер кодового слова LDPC СШ^ , бит

Выбираем канал для точки доступа Wi-Fi. Исчерпывающее руководство

2,4 ГГц — это плохо. 5 ГГц — это хорошо. 6 ГГц — это ещё лучше, но послезавтра. Все это знают, кого я тут учу, в самом деле. Всё это хорошо, только делать-то что, когда ты такой, как умный, открываешь какой-нибудь Wi-Fi Explorer, а там сатанизм и этажерки, как на скриншоте?

Шаг первый — поплакать. Шаг второй — нырнуть под кат. Вопрос простой, а ответ — нет.

Для начала — разминочный тест. Ситуация номер раз: занят один канал в 2.4 ГГц, нужно поставить свою точку доступа. На какой канал?

1. На любой, кроме того же самого;
2. Плюс-минус пять каналов от занятого, то есть, шестой и дальше;
3. Лучше, конечно, на шестой или одиннадцатый;
4. На тот же самый канал.

1. На любой канал, кроме первого или девятого, очевидно же;
2. Желательно на тринадцатый, чтобы как можно дальше от этих двух;
3. На первый, пятый, девятый или двенадцатый;
4. На первый или девятый.

1. На любой канал, кроме первого, шестого и одиннадцатого;
2. На первый, шестой или одиннадцатый — наверное, лучше на первый, потому что мощность пониже;
3. На первый, шестой или одиннадцатый — может, есть ещё какая-то характеристика, на которую надо посмотреть?
4. Третий-четвёртый или восьмой-девятый, что-то из этого, потому что там пустые места есть.

1. На каналах с девятого и дальше мощность ниже всех остальных, так что надо ставить туда;
2. Меньше всего точек доступа на 13 канале, так что на него;
3. Всё настолько плохо, что уже без разницы. На любой наугад.

Если вы быстро и без запинки ответили на этот стартовый тест, то поздравляю: либо вы узнаете много нового из этой статьи, либо не узнаете ничего. Правильные ответы —

Вот такие:

Ситуация 1 — любой из ответов лучше варианта 1, но вариант 3 приличнее и вежливее всего;
Ситуация 2 — вариант 4;
Ситуация 3 — варианты 2 или 3, причём вариант 3 лучше;
Ситуация 4 — вариант 3, он же “против всех”.

Для того, чтобы понять принцип, по которым более правильно так, а не по-другому, нам нужно обсудить на пальцах, как сети Wi-Fi дружат друг с другом — если бы это сосуществование было серьезной проблемой, Wi-Fi не торчал бы в каждой кофеварке. Как мы уже выяснили в предыдущей моей заметке, основная цель протокола 802.11 — не обеспечение максимально возможной пропускной способности на один мегагерц занятого эфира, а бескомпромиссная совместимость и работоспособность протокола даже в самых плохих условиях (типа заглавной картинки, да). Придуман протокол грамотно, реализован, кхм, по-разному, но в целом тоже не глупо, и всё-таки рано или поздно всякий запас прочности познаёт свой предел.

Итак, представим, что в мире остались всего два устройства, которые умеют работать с Wi-Fi, и это точка доступа и клиент. Первое правило вайфай — никому не расска “Пока говорит один — остальные молчат”. И не просто молчат, а внимательно слушают.

Собираясь передать данные, первое, что делает любое устройство Wi-Fi — внимательно слушает, не передаёт ли кто свои данные. Получится очень неловко, если мы начнём говорить одновременно с кем-то ещё, не так ли? В отличие от 802.3, он же Ethernet (слишком обобщённо, но пусть будет), в котором момент одновременного разговора определяют, когда он произошёл (помните лампочку Collision на старых хабах? Я тоже нет, но речь о ней), в 802.11 стараются такого момента избежать и не допустить. Главная причина в том, что разница между передаваемым и принимаемым сигналом в вайфае может достигать МИЛЛИАРДА раз (я не шучу!), и то, что передаёт передатчик, может наглухо забить и сжечь приёмник, если он попробует слушать одновременно с передачей. Весь этот этикет взаимного “После Вас — нет, после Вас!” среди устройств 802.11 называется сложной аббревиатурой CSMA/CA, которая делится на три части:

CS — Carrier Sense, определение несущей;
MA — Multiple Access, множественный доступ;
CA — Collision Avoidance, избежание коллизий.

У меня шевелится паучье чутьё на тему того, что вы всю эту лирику уже не раз читали, но потерпите чуть-чуть, сейчас мы доберёмся до мясца нашей задачи о расстановке козы, волка и капусты. В рамках этой заметки нас интересуют первые две буквы, а именно CS. Что это вообще такое?

Так вот, определение несущей — это, по сути, и есть механизм определения, говорит ли сейчас кто-то ещё или нет. Всё сводится к тому, что практически постоянно проверяется наличие двух возможных причин занятости эфира — Wi-Fi-устройства и все остальные устройства (да, вот так вот ксенофобовато, “наши и все остальные” — двадцать с лишним лет протоколу, а актуальности, как видите, не теряет!). Перед тем, как только подумать о передаче данных, устройству нужно провести оценку занятости эфира (натурально, так и называется — Clear Channel Assesment, или CCA). “Наши” и “не наши”, по мнению каждого устройства, не равны по значимости, и есть два пороговых значения — это SD (Signal Detect), которое означает, что мы услышали что-то на языке 802.11, и ED (Energy Detect), которое означает любую мощность на входе приёмника (любой другой язык).

А теперь внимание: к “нашим” вайфай-устройства в СТО раз более внимательны, чем к “всем остальным”. То есть, эфир считается занятым, если мы услышали какой-то 802.11-фрейм на уровне всего на 4 дБ лучше уровня шума — мы ооооочень вежливы к другим устройствам Wi-Fi! А все остальные (всякие там Bluetooth, к примеру) помешают что-то передать только тогда, когда уровень сигнала от них будет выше шума на 24 дБ!

Спасибо замечательному David Coleman за эту красивую картинку.

Много это или мало? Давайте приведём самые хрестоматийные числа в качестве примера. Итак, для того, чтобы устройства стандарта 802.11n развили максимальные скорости (при ширине канала в 20 МГц и одном приёмопередатчике это 72,2 Мб/с), им нужен сигнал уровнем примерно -64 дБм при соотношении “сигнал/шум” не меньше 25 дБ (если кому интересно, откуда я взял эти числа — то вот отсюда, пользуйтесь, если до сих пор не заглядывали в статью skhomm «Все полезные материалы по Wi-Fi в одном месте»). То есть, передачу данных остановит ЛЮБОЙ кадр на этом же канале с уровнем приёма выше -85 дБм! В каком-нибудь многоквартирном доме это добрые плюс-минус два этажа (я терпеть не могу оценивать мощность длиной, но в этом случае готов согрешить ради наглядности), а в чистом поле — полкилометра расстояния!

А вот если наше готовое к передаче устройство услышит какой-то сигнал, но не сможет его расшифровать, то оно будет его игнорировать вплоть до -65 дБм, то есть, до тех пор, пока уровень этой сторонней помехи почти не сравняется с уровнем сигнала от той самой идеальной точки доступа, на которую оно и хотело передать данные. Вот это да!

“Но позвольте” — совершенно правильно возразит кто-нибудь моими же собственными пальцами, — “мы же все знаем, что блютус мешает вайфаю, как ему мешают микроволновки, камеры там всякие!”. Совершенно верно. При уровне “нечитаемой” помехи в, скажем, -70 дБм (ну, то есть, она ещё не считается достаточно сильной для того, чтобы остановить всю передачу и заставить считать среду занятой) она становится тем самым шумом, от которого мы соотношение “сигнал/шум” и отсчитываем. Мы слышим нашу точку доступа на уровне -65 дБм, мы слышим любой нечитаемый сигнал на уровне -70 дБм, таким образом, наше соотношение “сигнал-шум” вдруг упало до 5 дБ, а при таких параметрах канальную скорость в 72,2 Мб/с уже не развить, а максимум, что можно развить — это несчастные 27 Мб/с. Все в радиусе действия этой помехи резко уронили свои канальные скорости, в итоге за секунду трафика через точку доступа можно прокачать существенно меньше — вот и начались “тормоза в вайфае”, ай-ай-ай, всё плохо, колёсико крутится, ютьюб не грузится. Так-то!

“Какое же отношение” — последует новый логичный вопрос от внимательного идеализированного мной читателя, — “какой-то там блютус имеет к нашему вопросу? Ведь на картинках в тесте нет никакого блютуса, там только вайфай!”. А вот какое: любое 802.11-устройство может декодировать фрейм только тогда, когда он передан ПОЛНОСТЬЮ на канале, который она слушает! Посмотрите на эти две сети:

Точка доступа, работающая на первом канале, в упор не понимает, что говорит вторая точка доступа, потому что слышит только 75% того, что она передаёт (как и точка на втором канале, которая слышит только 75% того, что говорит первая). Именно поэтому она не понимает, что это “наши” — она не считает, что должна уступить среду для передачи! Отсюда соотношение “сигнал/шум” катится вниз, канальная скорость (а с ней и итоговая пропускная способность) катятся вниз, и, заметьте, совсем даже не пропорционально перекрытию каналов, а обратно пропорционально разнице в мощности — чем лучше клиент, который хочет передать данные первой точке, слышит вторую, тем сильнее упадёт его канальная скорость.

Но и это, к сожалению, ещё не все причины разрушительного действия перекрывающихся каналов. Теперь мы обратимся к следующим двум буквам, а именно MA, или Multiple Access. Мы не будем углубляться в детали доступа к среде в протоколах 802.11 — я отмечу только одну особенность, которая важна в контексте обсуждаемого вопроса. Итак, после каждого фрейма, неважно, служебный он или содержит данные, любое Wi-Fi устройство должно выждать некоторое время, прежде чем снова пытаться получить доступ к среде. Более того, неважно, само ли оно отправило этот фрейм или только услышало его — придётся подождать определённое время, называемое InterFrame Space (IFS), и только потом затевать игру “Кто первый застолбит среду”. Этих самых IFS существует несколько, и вот что интересно: если наше устройство после передачи фрейма не услышало подтверждения, что адресат его получил, то оно будет ждать дольше, чем если бы получило. В разы дольше.

Вернёмся к картинке из позапрошлого абзаца. Точка доступа с первого канала принимает фрейм. В это время точка доступа со второго канала тоже принимает фрейм. Оба этих фрейма повреждаются, и обе сети вынуждены простаивать бОльшее время, ещё сильнее теряя в пропускной способности (потому что, как мы помним, время = деньги, а для вайфая время = пропускная способность). Полная засада.

Итак, из всего этого следует простое правило: если не можете избежать пересечения каналов — ставьте точки доступа на один канал! Да, обе сети потеряют в пропускной способности, но, во всяком случае, они рассчитаны на такую работу.

Я напомню ситуацию 4.

Скрытый текст

В эфире не осталось ни одного канала, на котором не работает две и больше пересекающихся и мешающих друг другу сети, все мешают друг другу, все испытывают проблемы, поэтому ни мощность, ни выбор канала, ни волшебные алгоритмы, ни BSS Coloring, ни крёстная фея в такой ситуации уже не помогут. Можно ставить свою точку доступа куда угодно.

Понятное дело, что в таком беспроводном адке уже ничего не исправить, но что нужно делать, чтобы не оказаться в такой ситуации? В первую очередь, запомнить раз и навсегда, что есть всего три не мешающих друг другу канала в диапазоне 2,4 ГГц — первый, шестой и одиннадцатый. Конечно, можно заметить, что третий, восьмой и тринадцатый тоже друг другу не мешают, но, во-первых, тринадцатый можно не везде (в США всего 11 каналов), а во-вторых, если вы отклонитесь от мантры “1-6-11”, а кто-то другой не отклонится, то весь эффект сойдёт на нет — все каналы снова пересекутся и испортят друг другу жизнь. Это как обжимать витую пару — в принципе, если с двух сторон последовательность одинаковая, то может и заработать, только вот разбираться кому-то потом в распиновке каждой розетки будет ох как несладко. Ещё раз: первый. Шестой. Одиннадцатый.

Хорошо, вот ситуация под номером 3.

Скрытый текст

Ну хорошо, вот они, первый, шестой или одиннадцатый. Какой из них выбрать? Да, в принципе, любой из этих трёх подходит, но если выбирать до конца оптимально — то нам гораздо важнее, как часто передаются данные на каждом из этих каналов; то есть, идеальный ответ — смотреть на ещё один параметр, а именно утилизацию эфира. Это просто: если к точке доступа на первом канале подключено 100 клиентов, а к точкам на 6 и 11 — ни одного, то гораздо выгоднее встать на 6 или 11. В англоязычной терминологии есть два слова — airtime и utilization, и они означают, строго говоря, не одно и то же, но можно ориентироваться как на одно, так и на другое, показометры эти взаимозависимые.

Теперь — ситуация 2.

Скрытый текст

Мы уже поняли, что пересекать каналы нельзя, поэтому варианты с 13 и любым каналом отпадают. Почему же нельзя поставить точку доступа на пятый канал?

Причина — в истории. Нет, серьёзно. Каналы шире 20 МГц появились только в стандарте 802.11n, когда впервые предложили слепить воедино два соседних канала и говорить по ним в два раза — эээээээ… толще? В два раза продуктивнее! Но с точки зрения совместимости вся служебная информация, то есть, все фреймы, которые должны быть понятными для остальных сетей, идёт только в основных 20 МГц занятой полосы. Я напомню вот эту классную картинку с анатомией передачи данных по Wi-Fi, она всегда к месту:

Обратите внимание: только синяя часть на диаграмме использует все 40 МГц эфира! Все “шестерёнки” протокола крутятся в основных двадцати мегагерцах! Это, кстати, верно и для 80 МГц, доступных в 802.11ac: всё служебное летит в первой двадцатке, а оставшиеся 60 простаивают бОльшую часть времени. Ладно, почти всё, рано или поздно к вопросу широких каналов мы вернёмся — оооо, я обещаю, мы их ещё обсудим!

И в итоге получается, что пятый канал, хоть и попадает целиком внутрь одной сети, всё равно видеть её не будет — со всеми описанными вытекающими (кхм, какая двусмысленная фраза). Для нормальной работы нам остаются лишь первый и девятый каналы. Как определить номер основного канала? Очень просто — он будет написан в свойствах сети, когда вы посмотрите на неё с помощью любого приложения-сканера сетей:

Номер primary-канала и есть тот номер, который важен для нас.

Ну, и первая ситуация теперь вообще не вызывает вопросов, правда?

Скрытый текст

Тезисно сформулируем всё, что мы смогли обсудить в таком сложном ответе на такой простой вопрос:

• Можно работать на одном канале, но никогда не нужно каналы пересекать;
• Нам нужны первые 20 МГц канала, остальное по-прежнему нельзя пересекать;
• (стройный хор): Первый! Шестой! Одиннадцатый!