Benchmark Redakcija
Bojan Dančuo
Kad WiFi zataji…
Wireless standard 802.11, popularno zvani Wi-Fi, trenutno je glavni standard za bežične mreže kratkog dometa. Srećemo ga u kafićima, domovima, malim i velikim firmama. Trenutno je nemoguće prošetati nekom urbanom sredinom sa uključenim Wi-Fi prijemnikom i ne uhvatiti par desetina aktivnih mreža. Trenutno preovlađujuđi Wi-Fi standard je 802.11g, koji postoji već duže vreme, uređaji bazirani na njemu su postali vrlo jeftini, a pruža sasvim pristojne brzine koje idu do teoretskih 54 Mbit/s. Njegov naslednik 802.11n, koji je standardizovan tokom prošle godine i pruža maksimalne brzine od 150, 300, pa čak i 600 Mbit/s, kao i veći domet, počinje polako da preuzima glavnu ulogu, ali još duže vreme će masa 802.11g uređaja biti u upotrebi i većini ljudi oni svoj posao obavljaju sasvim zadovoljavajuće. 802.11 standard koristi za svoj rad predviđene slobodne frekvence i to 2,4 GHz za 802.11b, g i n, i 5 GHz za 802.11a i n standarde (n standard može koristiti obe frekvence). Trenutno preovlađujući standard je 2,4 Ghz, frekvenca na kojoj sada već postoji poprilična gužva i koju pored Wi-Fi uređaja dele i bežični telefoni, bluetooth uređaji, a i mikrotalasne pećnice mogu dovesti do smetnji jer emituju u tom opsegu.
Sama okolina 2,4 Ghz je za svrhe Wi-Fi emitovanja podeljena na kanale, pa tako imamo 13 kanala na potezu od 2,4000 do 2,4835 GHz, sa razmakom od 5 MHz između njih. Kako je širina kanala 22 MHz dolazi do preklapanja, tako da efektivno možemo imati uporedo tri uređaja koji emituju, a da pri tome ne smetaju jedan drugom. To se postiže tako što recimo uređaj 1 emituje na kanalu 1, uređaj 2 na kanalu 6, a uređaj 3 na kanalu 11. Praksa je pokazala da raspored uređaja koji emituju uglavnom teži takvom rasporedu. Skoro svi noviji Wi-Fi uređaji imaju pored ručnog podešavanja kanala i automatsko, pa je najbolje ostaviti to podešavanje automatici koja će onda naći najslobodniji kanal i emitovati na njemu.
Pošto je 2,4 Ghz slobodna frekvenca i svako ima pravo da emituje u njoj, gužva i međusobno ometanje je neizbežno. Kao preventiva toga donete su zakonske odredbe o maksimalno dozvoljenoj snazi emitovanja da bi se sprečile situacije gde komšija sa većom antenom i jačim odašiljačem može da šeta laptopom po celom komšiluku sa odličnim prijemom, ali zato svi ostali bivaju ugušeni u svojim sopstvenim kućama snagom njegovog signala. Svi uređaji na tržištu se naravno povinuju tim zakonima i funkcionišu u zadatim granicama, što naravno ne znači da ne postoji neka mala rezerva u snazi koju možete iskoristiti ako vam baš zafali. Ovom prilikom nećemo dalje širiti priču o samom standardu, već ćemo se pozabaviti graničnim situacijama u kojima vam nedostaje malo da imate dobar signal i kako u tom slučaju dobiti baš to malo koliko vam nedostaje.
Kako povećati domet?
Wireless signal je klasičan elektro-magnetni talas koji se povinuje svim zakonima kojima podležu i druga EM zračenja na sličnim frekvencama. Snaga mu opada sa razdaljinom, a prepreke mu takođe znatno umanjuju snagu u srazmeri sa svojom debljinom i u zavisnosti od materijala od kojeg su napravljene. Treba imati u vidu da signal uglavnom putuje pravolinijski, pa debljina zida kroz koji signal prolazi pod uglom od 90 stepeni nije uopšte ista kao debljina zida kroz koji signal prolazi pod uglom od 45 stepeni. Kada signal nije dovoljno jak na odredištu, dolazi do gubitka performansi u komunikaciji. Količina grešaka u prenosu koje je potrebno ispraviti je mnogo veća, adapteri obaraju brzinu da bi kompenzovali za slab signal sve do momenta kada je signal previše slab da bi se uopšte prenele neke korisne informacije putem njega.
Kako možemo popraviti stanje u takvoj situaciji, a da pri tome ne menjamo lokacije predajnika ili prijemnika?
Jača antena je naravno rešenje koje se odmah nameće. Bolja antena u startu znači veću snagu emitovanja, kao i veću osetljivost kod prijema. Treba imati u vidu da postoji zakonsko ograničenje u snazi omni antene koje se mora poštovati da se ne bi ometali drugi uređaji koji komuniciraju u tom frekventnom opsegu.
Usmerena antena je vrlo interesantno rešenje jer omogućava povećanje efektivne snage signala čak do 6 puta bez potrebe za jačim predajnikom. Nedostatak ovog rešenja je to što antena onda emituje u jako uskom snopu i eliminiše sve druge korisnike koji nisu na liniji emitovanja. Ovo rešenje je zgodno ako ste jedini korisnik wireless-a i nemate dovoljno jak signal baš na lokaciji koju uvek koristite. Postoje gotova kućna rešenja u vidu malih paraboličnih antena, kao i home-made varijante u vidu popularnih „kantena“ koje se prave od konzervi ili poznatog Windsurfer-a Ez-12. Za Ez-12 možete skinuti template na Internetu i odštampati model po kojem ćete iseći karton sa nalepljenom alu-folijom koji se onda oblikuje u reflektor koji se može navući na bilo koju postojeću antenu na Wi-Fi uređaju i tako dobiti praktično besplatno povećanje jačine signala u određenom pravcu.
Dodavanje Repeater-a je malo skuplje rešenje jer zahteva još jedan mrežni uređaj, najčešće access point, koji se onda ponaša kao pojačivač signala. Repeater prima signal od originalnog Wi-Fi uređaja, retransmituje ga, a onda radi to isto u obrnutom pravcu od korisnika ka izvoru. Na ovaj način praktično duplirate domet u određenoj oblasti, a pri tome više korisnika može koristiti Wi-Fi mrežu bez obzira da li se nalaze u dometu originalnog predajnika ili repeater-a.
Odlučili smo da isprobamo neke od ovih metoda u praksi da bi utvrdili koliko su zaista efikasne.
Priprema za test
U pomoć prilikom realizacije ovog testa smo pozvali firmu D-Link. Namerno smo tražili starije uređaje koji rade po 802.11g standardu da bismo utvrdili kakva poboljšanja je moguće dobiti na postojećim Wi-Fi mrežama bez posebnog ulaganja u opremu. Tražili smo i jače antene koje su jeftin način da se poveća domet postojećih uređaja da bismo proverili koliko one zaista mogu da znače. Ovaj put nismo testirali uticaj usmerenih antena, već samo omni pristupa koji ne ograničava korisnike po pitanju lokacije.
Od D-Link-a smo dobili njihov prilično poznat wireless ruter G generacije, DIR-300. Za testiranje repeater moda smo dobili DWL-2100AP access point, a imali smo na raspolaganju i dve 5dBi antene. Sa strane prijemnika smo koristili klasičan laptop sa 802.11n draft mrežnim adapterom bez eksterne antene.
Kao softver za testiranje jačine signala smo koristili inSSIDer i PassMark-ov WirelessMon, koji su stvarno odlični alati za analizu Wi-Fi signala ako već nemate neku specijalizovanu opremu za to.
Za brzinu protoka smo koristili Jperf koji je zapravo poznati Iperf mrežni alat, samo sa GUI-em urađenim u Javi. Takođe smo koristili i PassMark-ov PerformanceTest i njegovu opciju za merenje mrežnog protoka. Za merenje smo izabrali 5 lokacija na različitim udaljenostima i sa različitim preprekama između njih i wireless rutera. Lokacija 1 je bila odmah do rutera i služila je kao polazna tačka za kalibraciju ostalih merenja. Lokacija 2 je bila u susednoj prostoriji koju je od rutera delio običan zid pod uglom od 90 stepeni u odsnosu na putanju signala. Lokacija 3 se nalazi iza dva zida koji su pod uglom bliskim 45 stepeni u odnosu na ruter. Lokacija 4 je na mnogo većoj udaljenosti od lokacija 2 i 3, ali direktno gleda na prozor iza kojeg se nalazi ruter. Lokacija 5 je još dalje, ali još uvek u istom pravcu i nema direktne prepreke između nje i rutera. Na slici su prikazane sve lokacije, sa napomenom da su lokacije 4 i 5 otprilike duplo udaljenije nego što se čini sa proporcija na slici, ali su zbog preglednosti predstavljene ovako.
Kada smo pripremili teren na red je došlo merenje…
Rezultati
Wireless je čudna zverka i zbog raznih smetnji i oscilacija u signalu često daje različite rezultate pod istim uslovima ako se testiranje ponovi u nekom drugom trenutku. Zato smo svaki test ponavljali više puta i onda izvlačili srednje vrednosti. Posle ture šetanja sa laptopom u rukama i merenja na zadatim lokacijama, pa još jedne ture posle zamene antene jačom, dobili smo sledeće rezultate:
Razlika očigledno postoji između osnovne i dodatne antene. Na lokaciji 1 obe antene imaju maksimalno dobar signal i transfer, što je bilo i očekivano. Na lokacijama 2, 3 i 4, dodatna antena ima bolje rezultate što je najprimetnije na lokacijama 3 i 4 gde je razlika dovoljno velika da opravda ulaganje ako se mreža koristi za transfer multimedije gde je bitna propusna moć da ne bi došlo do zastajkivanja u reprodukciji. Naravno, u oba slučaja na lokaciji 4 nemamo dovoljno veliki protok za nesmetani prenos HD materijala, ali bi SD materijal i Internet radili sasvim zadovoljavajuće. Lokacija 5 je na samoj granici dometa i iako je prednost dodatne antene nekih 30% (0,67 prema 0,47 Mbit/s), u oba slučaja je to nezadovoljavajuće i moglo bi da posluži samo za neke osnovne aktivnosti na Internetu, mada smo recimo uspešno uspeli da iskoristimo tu konekciju za Remote Desktop pristup sa smanjenim detaljima.
Zatim smo odlučili da iskoristimo zgodnu mogućnost WirelessMon programa i napravimo mapu jačine wireless signala, gde je naravno jači signal obeležen zelenom, dok kako polako slabi prelazi u žutu i napokon u crvenu boju koja označava slab signal.
Na ovakvom prikazu se već mnogo bolje vidi uticaj jače antene na snagu signala u prostoru. Razlika nije drastična, ali je očigledna i to najviše kada su u pitanju situacije sa preprekama između odašiljača i prijemnika. Posle toga je na red došao planirani test gde bismo iskoristili access point u repeater modu, ali smo tu naleteli na neplanirane probleme. Posle više bezuspešnih pokušaja da nateramo DWL-2100AP na saradnju, na support forumima smo naišli na informaciju da dotični access point ne radi u repeater modu ako je uključena WPA enkripcija. Ok… iako ne prihvatamo sada već vremešni WEP kao dobro rešenje za sigurnu mrežu, u cilju testa smo isključili WPA i uključili WEP enkripciju. Nalažost ni to nije pomoglo, pa smo probali da uparimo AP sa ruterom bez ikakve enkripcije… ali nažalost i bez ikakvog uspeha. Access point je savršeno radio u svim ostalim modovima tako da definitivno nije bio u pitanju neispravan uređaj, već izgleda prosto nije bio raspoložen za saradnju sa ruterom koji nam je bio na raspolaganju.
Na kraju dana smo morali da priznamo poraz i odustanemo za sada od repeater testa, iako smo bili veoma radoznali da vidimo kako bi se ponašao signal kada bismo postavili repeater negde u blizini lokacije 4. Ipak, dokazali smo uspešno da dodatna antena može u određenim situacijama predstavljati sasvim opravdanu investiciju i usput razvili metodologiju za neka buduća testiranja.
Zaključak
Ako ste u situaciji da imate loš prijem Wi-Fi signala i tragate za načinom da ga poboljšate, jača antena je svakako jedna od alternativa koje treba razmotriti. Ako vam treba pokrivenost veće dodatne površine, onda ozbiljno razmislite o dodavanju AP-a u repeater modu, mada obratite pažnju na to da ipak bude iz neke novije serije da ne biste naleteli na iste probleme kao mi. Ako Wi-Fi koristite samo na jednoj lokaciji ili duž prave linije od pristupne tačke, usmerena antena je verovatno pravo rešenje za vas. Trudićemo se da nabavimo neki adapter tog tipa za jedan od sledećih tekstova i izmerimo koliki su dobici u tom slučaju. Takođe, imajte u vidu da je možda pravo vreme da unapredite svoju mrežu i pređete sa 802.11g na 802.11n standard. 802.11n wireless uređaji u startu imaju veći domet od svoih starijih rođaka, pa je i to jedno od mogućih rešenja za problem slabog signala. Zahvaljujemo firmi D-Link na ustupljenim uređajima bez kojih ovaj test ne bi bio moguć.
Uređaje za potrebe istraživanja u svrhu realizacije ovog teksta ustupila kompanija D-Link.
