Мережеві контролери Level One: MIMO-льотне захоплення, Комплектуючі, огляди

Введення

Бездротові мережі не досконалі! Як і раніше багато організацій віддають переваги старим добрим провідним мережам, так як вони дозволяють досягти більшої швидкості, передавати дані в приміщеннях з будь-яким кількістю стін і перегородок і володіють хорошим ступенем захисту даних. Але майбутнє – саме за бездротовими мережами, і сьогодні Wi-Fi обладнання вводить в гру ще одну карту, яка повинна розвіяти міфи про нестабільність, низькій швидкості і невеликому радіусі дії Wi-Fi. Ім’я цієї карти – MIMO (Multiple Input Multiple Out – множинний вхід, множинний вихід). Устаткування з абревіатурою MIMO у назві вже з’явилося в прайс-листах комп’ютерних фірм, а на вітринах вже красуються Wi-Fi контролери з трьома антенами. У цій статті ми з’ясуємо, що ж являє собою MIMO на прикладі обладнання німецької компанії Level One.

Мимо! MIMO! В яблучко!

Отже, що ж таке MIMO? Це не технологія і не стандарт. MIMO – це принцип багатоканальної організації передачі даних. Цей принцип застосовується до телемовлення, стільникового зв’язку і, в нашому випадку, до Wi-Fi обладнання, як найбільш вимогливому до швидкості і стабільності зв’язку. MIMO-пристрій, будь то бездротової мережевий контролер, точка доступу, або роутер, має вміти передавати і приймати дані по декількох каналам в один і той же час. Фактично, поєднувати в собі кілька одноканальних пристроїв.

У будь-якому приміщенні, де ведеться бездротова передача даних від одного пристрою до іншого, радіохвиля ділиться на частини. Одна частина приходить від передавача до приймача в первісному вигляді з нульовим зсувом фази і заданої амплітудою. Ця частина розшифровується і перетворюється в підсумку в дані. Але є й інші частини, відбиті від різних поверхонь приміщення. Ці частини так само приймаються антеною приймача. Але вони мають вже іншу амплітуду і негативний зсув по фазі. Іншими словами, хвиля запізнюється і згасає. Накладаючись одна на одну, ці частини і формують той сигнал, який отримує приймач. Відбувається т.зв. багатопроменевої прийом. За рахунок неоднорідності приміщення, відбиті хвилі можуть не тільки знижувати амплітуду, але і повністю вимикати сигнал (якщо негативний зсув по фазі дорівнює половині довжини хвилі). Звичайні системи радіопередачі не роблять нічого, щоб боротися зі багатопроменевим прийомом, покладаючись на високий рівень прийому основного сигналу.

Одним із способів пом’якшення ефекту багатопроменевого прийому є використання декількох антен, дозволяючи постійно отримувати високий рівень сигналу. Так само існує спосіб введення затримок на приймачі, щоб приймати лише максимальні значення коливань.

На відміну від всіх цих технік, принцип MIMO полягає не у протидії багатопроменевого ефекту, а в його використанні для підвищення швидкості, дальності і надійності бездротової передачі. Це досягається за рахунок відправки та прийому більше одного сигналу в один і той же час з одного й того ж радіо каналу. Новий спосіб передачі даних складається у використанні одночасно декількох типів форм хвилі, що створюються неоднорідністю приміщення. За рахунок цього підвищується обсяг даних, переданих за кожну секунду і кожне коливання хвилі (Герц). Відчуваєте різницю? Звичайна радіопередача по одному каналу змушує інженерів боротися з шумами і спотвореннями звичайного одновимірного сигналу. MIMO розділяє один потік на кілька антен, кожна з яких формує свій сигнал, більш повільний потік даних. На приймачі кожна антена приймає свій радіосигнал, який розшифровується і в підсумку виходить вихідний потік даних. Тобто, MIMO робить сигнал двовимірним, тривимірним або скільки завгодно мірним, так як в одному каналі проходить декілька одночасних передач сигналу.

Мережеві пристрої з підтримкою MIMO зовні дуже схожі на пристрої, що підтримують технологію “Smart Antenna”. І ті, й інші використовують кілька антен, але це тільки зовнішня схожість. Дві або три антени на звичайному контролері використовуються лише для формування більш потужного сигналу і прийому його по частинах, що допомагає боротися з ефектом багатопроменевого прийому. Але технологія Smart Antenna використовується в MIMO-пристроях майже для тих же самих цілей. Тобто, MIMO – це більше, ніж Smart Antenna.

На діаграмі зверху показана швидкість Wi-Fi підключення на різній відстані від точки доступу. Як видно, на відстані приблизно 100 метрів MIMO обладнання дає швидкість підключення 10-15 Мбіт / с, а звичайне Wi-Fi обладнання уже “загасає”. А що з максимальною швидкістю? MIMO-обладнання дозволить передавати дані на швидкості до 108 Мбіт / с, розділяючи один потік на два або більше (наприклад, на два 54-Мбіт / с). Питання лише в підтримці з боку виробників обладнання.

У цьому зв’язку цікаво, а як працюватимуть MIMO пристрою у вже існуючих Wi-Fi мережах з обладнанням стандартів IEEE 802.11b і IEEE 802.11g, а так само в мережах майбутнього, побудованих за прийдешнього стандарту IEEE 802.11n? Відповідь проста: технологія MIMO-OFDM буде використана в стандарті IEEE 802.11n-, а так як майбутній стандарт буде зворотньо сумісний з 802.11b/g/a. А значить, нормальна робота у вже існуючих мережах гарантована. Інше питання – як вплине MIMO на швидкість сумісного обладнання. Можна припустити, що за рахунок застосування технології, схожої зі Smart Antenna, тобто, використанням декількох антен, MIMO-контролер буде передавати більш сильний сигнал, який пройде далі і відчує сигнал краще звичайного. А це означає, що є можливість підвищити швидкість роботи на проблемних ділянках офісу.

Ну що ж, подивимося на обладнання Level One з підтримкою MIMO.

Level One WNC-0500

Мережевий контролер Level One WNC-0500 з інтерфейсом PCI, побудований за принципом MIMO. Цю модель легко відрізнити від звичайних Wi-Fi адаптерів за трьома антен на її панелі. На момент написання огляду цей Wi-Fi адаптер коштував у роздріб близько 36 доларів, що всього на 2-3 долари дорожче звичайного Wi-Fi адаптера Level One WNC-0300. Це говорить про те, що MIMO навіть за рахунок використання трьох антен не вносить істотний внесок у вартість устаткування.

Подивимося на характеристики цієї мережевої плати:

Комплектація плати цілком звичайна – тоненька інструкція з встановлення, та компакт-диск з програмним забезпеченням. Ну і, звичайно ж, всі три антени в коробочці.

Плата дуже компактна і зроблена з мінімальною кількістю елементів. Мережевий контролер Level One WNC-0500 побудований на базі чіпа RT2661T від компанії RaLink Technology. Цей чіп підтримує дві власні технології, одна з яких дозволяє домогтися реальної пропускної здатності до 35 Мбіт / с (проти звичайних 20 Мбіт / с в мережах IEEE 802.11g), а інша – підвищує радіус дії за рахунок використання технології Smart Antenna. При установці в більшість комп’ютерних корпусів антени будуть розташовуватися строго вертикально, а в корпусах, де материнська плата розташовується горизонтально, антени доведеться розташовувати “ялинкою”.

Level One WPC-0500

Повний аналог PCI-контролера, але для ноутбуків, відповідно, виконаний у форматі Cardbus.

Зовні він нічим не відрізняється від звичайних Wi-Fi контролерів, і лише невелика напис “MIMO” на коробці і на самій платі говорить про її конструктиві. Як не дивно, але всі характеристики цього контролера аналогічні PCI-моделі, у тому числі швидкість і дальність, хоча він не має штирьковий антен.

Щоб упевнитися в підтримці MIMO, хоча підстав не вірити компанії Level One у нас немає, доведеться розібрати плату.

Контролер побудований на тому ж самому чіпі RaLink RT2661T, що і WNC-0500, що пояснює ідентичність їх функціональних можливостей. А ліворуч на платі ми бачимо три загнуті доріжки – це три антени. Дві зовнішніх промарковані літерами “RX”, а середня – “TX”. Це значить, тут дві антени працюють на прийом, а одна – на передачу. Все правильно, це справжній MIMO-контролер, навіть при зовнішньої непримітна.

Бездротовий MIMO роутер з точкою доступу Level One WBR-5400

Level One WBR-5400 відноситься до класу бездротових маршрутизаторів з вбудованою точкою доступу. Він дозволяє підключити до інтернету частина клієнтів по провідній мережі Ethernet, а частина – по бездротовій. У цьому пристрої використання принципу MIMO, мабуть, затребуване найбільше, бо до такого маршрутизатора повинен бути хороший доступ з різних точок офісу.

Зовні новий маршрутизатор легко відрізнити від звичайних по трьом великим антен на корпусі. Дві з них встановлені ззаду, а ще одна – збоку корпусу. Ми вже розглядали маршрутизатори Level One, і модель WBR-5400 нас цікавить виключно з погляду MIMO.

Тестування

Для тестування використовувався комп’ютер, до якого підключався роутер WBR-5400. Він працював в якості точки доступу і до нього по Wi-Fi під’єднувався ноутбук з встановленим контролером WPC-0500 або інший комп’ютер з контролером WNC-0500. Комп’ютер знаходився в сусідній від маршрутизатора кімнаті, яку поділяє бетонною стіною. Ноутбук – через одну кімнату. Для порівняння ми використовували так же контролер Level One WNC-0300, що підтримує 802.11g, встановлений все в тому ж ноутбуці.

 

Тестування швидкості мережі, Sandra 2005

Мережевий адаптер WPC-0500 MIMO PCMCIA

WNC-0500 MIMO PCI

WNC-0300

Макс. швидкість, Кбіт / c 12210 15640 9990

Тести показують, що використання MIMO дозволяє добитися значного збільшення швидкості передачі даних у порівнянні зі звичайними Wi-Fi адаптерами, особливо якщо між двома пристроями є перешкоди або просто істотне відстань.

Висновки

Мережеві пристрої, що відносяться до класу MIMO, без сумніву, замінять собою звичайні IEEE 802.11b / g аналоги. В індустрії комп’ютерного обладнання дуже рідкісні ті випадки, коли щось дійсно нове практично не відрізняється за ціною від попередників. У випадку з MIMO мережевими пристроями це саме так. Різниця в ціні менш між звичайним мережевим контроллером Level One і MIMO-версією становить менше 5 $ в роздріб, а це підштовхує робити вибір саме на користь MIMO-устаткування. На поточний момент MIMO допомагає домогтися більш високої швидкості, в порівнянні зі звичайним бездротовим мережним устаткуванням на великій відстані і в складних умовах. Тому для нових бездротових мереж установка MIMO точок доступу і контролерів – найкраще рішення. Але не варто забувати, що стандарт IEEE 802.11n вже на підході, а він буде включати в себе MIMO і дещо ще.

Ми дякуємо компанії “SVEGA Computer”, офіційного дистриб’ютора Level One в Росії за надане мережеве обладнання.

LIKE OFF

14/03.2006

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*