Технический анализ: "MIMO повышает эффективность беспроводных сетей"

Технология MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) обещает резко увеличить пропускную способность и радиус действия беспроводных сетей. Она предназначается для предприятий и заслуживает того, чтобы внимательно следить за ее развитием. Однако выигрыш, который обеспечивают имеющиеся сегодня продукты на базе MIMO, не столь велик, чтобы можно было не учитывать отсутствие стандарта, обеспечивающего взаимодействие изделий различных фирм, равно как и игнорировать проблемы совместимости с существующими корпоративными сетями.

Строго говоря, MIMO позволяет снабдить одно устройство несколькими приемо-передающими антеннами. А вот как данные будут передаваться с помощью таких антенн, это уже вопрос открытый.

Технология MIMO-OFDM (MIMO-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) войдет в стандарт IEEE 802.11n. Ожидается, что он будет ратифицирован к концу будущего года. Спецификация TGn Sync, получившая большинство голосов в ходе проведенного в марте голосования (см. врезку "Конкурирующие предложения"), предусматривает применение, помимо прочих элементов, нескольких антенн и пространственного мультиплексирования.

Пока не очень понятна роль ширины канала в стандарте. Вероятно, для увеличения емкости будут использоваться каналы шириной 40 МГц (в качестве обязательной или факультативной части стандарта). Одной из задач рабочей группы, готовящей спецификацию 802.11n, является обеспечение обратной совместимости с сетями 802.11a/b/g. Поэтому устройства с поддержкой 802.11n должны уметь обнаруживать трафик этих сетей и переключаться на каналы шириной 20 МГц, чтобы избежать проблем со взаимодействием и взаимным влиянием различных сетей. Это может очень усложнить поддержание оптимальной производительности.

Изготовители беспроводного оборудования для сетей масштаба предприятия не планируют переходить на MIMO в ближайшем будущем. Компании по-прежнему могут удовлетворять свои потребности в наращивании пропускной способности за счет более плотного и продуманного размещения оборудования. Однако по мере приближения стандарта к ратификации и увеличения вклада MIMO в повышение эффективности беспроводных сетей производители оборудования окажутся перед растущей необходимостью поддерживать эту технологию.

Действительно, все признаки указывают на то, что MIMO быстро получит распространение. Представители компании Airgo Networks уже заявили о разработке новых версий наборов микросхем, обеспечивающих шестикратное увеличение полосы пропускания по сравнению с нынешней, пообещав фантастическое повышение производительности ко времени ратификации стандарта.

Технология MIMO повышает производительность беспроводных сетей Лаборатория eWeek Labs протестировала производительность MIMO на различных расстояниях и сравнила ее с производительностью точек доступа, соответствующих стандарту 802.11b/g.

Разнообразие устройств

В настоящее время производители оборудования реализуют в нем собственные версии MIMO. Лаборатория eWeek Labs ознакомилась с несколькими новыми продуктами на базе технологии MIMO, предназначенными для конечного пользователя. Различия в понимании MIMO столь серьезны, что это может привести к путанице.

В маршрутизаторах Linksys Wireless-G Broadband Router with SRX (модель WRT54GX) корпорации Cisco Systems и Wireless Pre-N Router компании Belkin применяется технология True MIMO. Так фирма Airgo называет MIMO, если для повышения производительности используются несколько антенн и пространственное мультиплексирование. (См. подготовленный лабораторией eWeek Labs обзор маршрутизатора компании Belkin по адресу: www.eweek. com/article2/0,1759,1730868,00.asp.)

При пространственном мультиплексировании применяется передача по нескольким маршрутам (multipath reflection), позволяющая одновременно передавать различные потоки данных по одному каналу, снабдив их пространственными метками (spatial signatures). Принимающие антенны собирают эти потоки воедино и быстро реорганизуют их. В результате значительно повышается скорость передачи.

Маршрутизатор RangeMax Wireless Router фирмы Netgear использует другой вариант MIMO - BeamFlex компании Video-54. При этом несколько идентичных потоков данных с применением интеллектуальных методов передается некой комбинацией из семи антенн маршрутизатора. Благодаря этому увеличивается радиус действия и устраняются "мертвые зоны". Такой метод передачи, именуемый методом формирования направленного пучка (beamforming), не использует пространственное мультиплексирование, поскольку все потоки данных идентичны. Тем не менее он эффективен на больших расстояниях: повышая отдачу антенн, он позволяет беспроводным устройствам поддерживать более высокую скорость передачи на значительных дистанциях.

В маршрутизаторе Super-G with MIMO Wireless Router компании D-Link использованы набор микросхем фирмы Atheros Communications и четыре антенны. Здесь также применяется формирование пучка без пространственного мультиплексирования. Для повышения пропускной способности передача ведется по двум каналам. Но при обнаружении других радиоизлучающих приборов маршрутизатор ограничивается одним каналом, чтобы уменьшить воздействие на них. В районах с интенсивным радиообменом это сводит негативный эффект маршрутизатора к минимуму.

Момент истины

Для оценки выигрыша в скорости передачи и радиусе действия, который дает MIMO по сравнению со стандартом 802.11g, лаборатория eWeek Labs недавно провела испытания MIMO в версии фирмы Airgo, реализованной в маршрутизаторе Linksys WRT54GX, и сопоставила полученные результаты с показателями двух популярных точек доступа - Cisco Aironet 1200 (предназначается для предприятий) и Linksys WRT54G (ориентирована на частных лиц). С помощью программного обеспечения IxChariot 5.4 фирмы Ixia и аппаратуры Ixia 1600T мы замерили производительность каждого изделия на различных дистанциях.

В сочетании с поддерживающим MIMO адаптером (CardBus client adapter WPC54GX) производства той же Linksys маршрутизатор WRT54GX продемонстрировал прекрасную пропускную способность на коротких и средних расстояниях. Полоса пропускания была почти вдвое шире, чем у других точек доступа. Однако для того чтобы добиться такой производительности, пришлось изменить установленные по умолчанию настройки точки доступа. А это может лишить ее обратной совместимости с клиентским оборудованием стандарта 802.11b. Без подстройки мы не добились от WRT54GX скорости выше 17 Мбит/с на малых дистанциях. На больших же - вообще не смогли подключить устройство к сети.

При условии, что MIMO поддерживается как точкой доступа, так и клиентским оборудованием, мы также получили повышение производительности на самых дальних расстояниях, однако не столь существенное, как на малых. При максимальной дистанции, на которой проводились испытания, в 43 м производительность WRT54GX упала до 10 Мбит/с. Это на 3 Мбит/с выше, чем у приборов стандарта 802.11g. (Следует отметить, что для тестирования на этом расстоянии были выбраны участки, где между точкой доступа и клиентом находилось несколько стен и шахта лифта).

Крупные организации, вероятно, предпочтут использовать встроенные беспроводные клиентские устройства вместо того, чтобы устанавливать и настраивать новые адаптеры CardBus. В связи с этим мы провели испытание каждой точки доступа с использованием адаптера Pro/ Wireless 2200BG производства Intel, который был установлен в наш портативный компьютер Dell Latitude 610. В сочетании с данным клиентским устройством дизайн антенны WRT54GX позволил лишь незначительно увеличить производительность на всех дистанциях. Эти результаты, однако, серьезно уступали полученным в тех случаях, когда оба устройства - точка доступа и клиентское оборудование - поддерживали MIMO.

В процессе тестирования мы вели мониторинг радиочастотных излучений с помощью прибора Laptop Analyzer 4.0 и беспроводного адаптера Trio (оба - производства фирмы AirMagnet). Каждый набор тестов проводился по шестому каналу в диапазоне 2,4 ГГц. В условиях нашей лаборатории этот канал вызывает меньше всего посторонних шумов и взаимовлияний с другими приборами в вечерние часы, когда проводились испытания.

Имеющийся в маршрутизаторе WRT54GX набор микросхем Airgo, как и точки доступа Aironet 1200 и WRT54G, использует для передачи только полосу шириной 20 МГц. Мы не отметили сколько-нибудь заметных различий в уровне интерференции или шума, вызываемых MIMO, по сравнению с другими устройствами.

Эндрю Гарсиа