Test przeciążeniowy sieci WLAN

Sieci bezprzewodowe mogą mieć problemy ze skalowalnością. Firma doradcza Novarum przeprowadziła testy urządzeń pochodzących od trzech producentów. Badano zachowanie sieci w rozbudowanym środowisku (kilkadziesiąt obsługiwanych stacji klienckich). Otrzymane wyniki pokazują główną słabość protokołu 802.11 - brak mechanizmów obronnych przed przeciążeniem. Zdaniem autorów wadliwy jest sam standard, a nie sprzęt!

Sieci bezprzewodowe mogą mieć problemy ze skalowalnością. Firma doradcza Novarum przeprowadziła testy urządzeń pochodzących od trzech producentów. Badano zachowanie sieci w rozbudowanym środowisku (kilkadziesiąt obsługiwanych stacji klienckich). Otrzymane wyniki pokazują główną słabość protokołu 802.11 - brak mechanizmów obronnych przed przeciążeniem. Zdaniem autorów wadliwy jest sam standard, a nie sprzęt!

Test przeciążeniowy sieci WLAN

Architektura sieci - przydzielenie kanałów punktom dostępowym

Test ujawnił dwa problemy, z którymi należy się liczyć w przypadku bardziej złożonej instalacji Wi-Fi. Pierwszy z nich to interferencje współkanałowe, tj. zakłócenia pochodzące od innych punktów dostępowych i użytkowników, które negatywnie wpływają na wydajność sieci. Drugim zauważonym efektem jest niska skalowalność konwencjonalnej infrastruktury opartej na prostych AP i kontrolerach.

Oba zagadnienia są związane z warstwą łącza danych w 802.11. Wynikają ze sposobu, w jaki została ona zaprojektowana, jak realizowane są przez nią potwierdzenia i retransmisje. W przypadku pojedynczych AP i nawet kilkunastu klientów możemy nie zauważyć wad podkreślonych w raporcie Novarum. Problemy stają się widoczne dopiero przy dużym obciążeniu skomplikowanej sieci.

Mogłoby się wydawać, że nowy standard 802.11n, zwłaszcza wykorzystanie pasma 5 GHz, w pewnym stopniu rozwiązuje wspomniane problemy. Niestety, zdaniem zespołu testującego z Novarum kłopoty pozostaną. To prawda, że 11n oferuje przepływność wielokrotnie wyższą niż b/g. W związku z tym przeciążenie sieci będzie wymagało wygenerowania większego ruchu. Z drugiej jednak strony należy się spodziewać, że przedsiębiorstwa wybierające nowy standard będą chciały realizować bardziej złożone usługi. Transmisje głosu, wideo, dostęp do sieci korporacyjnej mogą doprowadzić do przeciążenia sieci.

Test z życia wzięty

Firma Novarum przeprowadziła badania sieci bezprzewodowej jesienią 2007 r. Zrobiła to w sposób dość nietypowy. Zazwyczaj test WLAN to pojedynczy punkt dostępowy i maksymalnie tuzin stacji klienckich. Często pomiary przeprowadzane są w warunkach laboratoryjnych. Tym razem jednak starano się zbliżyć do środowiska rzeczywistego. Testy zostały wykonane na drugim piętrze biurowca. Punktów dostępowych było najpierw 15, a następnie 10. Musiały one obsłużyć 72 laptopy i 54 bezprzewodowe telefony VoIP. Projektantem i wykonawcą testów była firma doradcza Novarum. Jednak sponsor całego przedsięwzięcia to Meru Networks.

Wykonano siedem rodzajów testów, każdorazowo tworząc od podstaw sieć. Producenci użytych punktów dostępowych to Aruba Networks, Cisco i Meru Networks. Novarum w trakcie badań skupiło się na standardzie 802.11g pracującym w paśmie 2,4 GHz, mimo że AP wyposażone były w układy obsługujące także 802.11a/b. Jeden z testów polegał na transmisji danych przez 72 laptopy, następne próby uwzględniały połączenia głosowe (24, 48, 72 symulowane rozmowy). Dwa testy obejmowały transmisje danych i VoIP. Jeden test miał za zadanie określić, ile jednoczesnych rozmów sieć bezprzewodowa jest w stanie obsłużyć.

Efekt spirali

Test przeciążeniowy sieci WLAN

Maksymalna liczba telefonów VoIP obsłużonych przez sieć

"Wygląda na to, że istnieje granica, po której przekroczeniu sieci WLAN przestają się dobrze zachowywać" - twierdzi Phil Belanger, współzałożyciel firmy Novarum. - "Większe obciążenie to więcej błędów. Prowadzą one do retransmisji, które zwiększają obciążenie. I tak koło się zamyka".

Producenci sprzętu WLAN różnie radzą sobie z opisanym efektem spirali. Dużo zależy od używanej architektury sieci. Zdaniem Belangera, Aruba i Cisco bazują na mikrokomórkach, tj. punkty dostępowe połączone są z centralnym kontrolerem. Sąsiadujące komórki pracują na różnych kanałach, ich zasięg częściowo się pokrywa tak, aby umożliwić roaming mobilnym klientom. Taki model stosuje większość dostawców.

Meru pozwala na inną budowę sieci. Wszystkie punkty dostępowe działają na tej samej częstotliwości. Kontroler Meru jest w stanie sprawdzić stan kolejki na każdym punkcie dostępowym dla każdego klienta i oszacować, ile czasu jest potrzebne na transmisję. Zdaniem Belangera, AP od Meru cierpliwie czekają na swoją kolej, zamiast niezależnie od siebie nadawać i wzajemnie się zakłócać. Uzyskiwana wydajność sieci jest stała, przewidywalna i optymalna. Tak jest przynajmniej w teorii.

Jeszcze inne podejście do architektury reprezentuje na przykład Extricom. Punkt dostępowy jest pozbawiony CPU. Składa się jedynie z czterech zestawów nadawczo-odbiorczych i anten. Wszelkie funkcje związane z warstwą MAC wykonywane są przez kontroler. Extricom twierdzi, że udało mu się w ten sposób wyeliminować negatywny wpływ współkanałowych interferencji.

Wyniki testów

Test przeciążeniowy sieci WLAN

Całkowita przepływność sieci w teście

Sieć oparta na urządzeniach Cisco lub Aruba, w przypadku badania samej transmisji danych z udziałem 72 klientów i 15 punktów dostępowych, pozwoliła na osiągnięcie całkowitej przepływności na poziomie 50 Mb/s. Innymi słowy, pojedynczy klient mógł liczyć na mniej niż 1 Mb/s. Zdaniem Belangera, niektórzy mogliby się spodziewać 20 Mb/s na punkt dostępowy i ok. 300 Mb/s (zagregowany ruch z całej sieci).

W przypadku gdy liczbę AP zmniejszono do 10, przepływność gwałtownie wzrosła. Dla sieci z punktami dostępowymi Aruba zmiana wyniosła prawie 40% (z 47 do 64 Mb/s). W raporcie stwierdzono, że jest to spowodowane wspomnianym wcześniej efektem spirali. "Więcej punktów dostępowych oznacza więcej równoczesnych transmisji, które powodują więcej zakłóceń i degradują wydajność systemu".

Jeśli chodzi o sprzęt Meru, to przestrzeń biurowa najpierw została pokryta pięcioma punktami dostępowymi pracującymi na tej samej częstotliwości. Następnie dodano dwa zestawy po pięć AP każdy. W ten sposób zagospodarowano trzy kanały w paśmie 2,4 GHz (tj. 5 AP na kanał). Wszystkie punkty dostępowe pracowały z maksymalną mocą. W przeprowadzonym teście sieć osiągnęła 100 Mb/s. Wynik dwukrotnie lepszy niż Aruba i Cisco. Co ciekawe, po odjęciu jednego zestawu przepływność spadła do 60 Mb/s.


TOP 200