Еволюція швидкості передачі в мережах Wi-Fi. Швидкість Wi-Fi. Основи

110  Глава 2. Фізичний рівень

перешкоди на лінії. Іншими словами, обмеження смуги пропускання частот каналу обмежує його пропускну здатність передачі двійкових даних навіть для ідеальних каналів. Однак схеми, що використовують кілька рівнів напруги, існують і дозволяють досягти більш високих швидкостей передачі даних. Ми обговоримо це нижче в цьому розділі.

Таблиця 2.1. Співвідношення між швидкістю передачі даних та числом гармонік для нашого прикладу

		1-я гармоніка, Гц	Кількість гармонік, що пропускаються.

З терміном «смуга пропускання» пов'язано безліч непорозумінь, оскільки інженерів-електриків і комп'ютерних фахівців він означає різні речі. Для інженера-електрика (аналогова) смуга пропускання, як говорилося вище, це значення герцах, що вказує ширину діапазону частот. Для комп'ютерного фахівця (цифрова) смуга пропускання - це максимальна швидкість даних у каналі, тобто значення, яке вимірюється в бітах за секунду. Фактично швидкість даних визначається аналоговою смугою пропускання фізичного каналу, що застосовується для передачі цифрової інформації, і ці два показники пов'язані, як побачимо далі. У цій книзі буде зрозуміло з контексту, який термін мають на увазі в кожному конкретному випадку - аналогова (Гц) або цифрова (біт/с) смуга пропускання.

2.1.3. максимальна швидкістьпередачі даних через канал

У 1924 році американський вчений Х. Найквіст (H. Nyquist) з компанії AT&T дійшов висновку, що існує певна гранична швидкість передачі навіть для ідеальних каналів. Він вивів рівняння, що дозволяє знайти максимальну швидкість передачі в безшумному каналі з обмеженою смугою пропускання частот. У 1948 Клод Шеннон (Claude Shannon) продовжив роботу Найквіста і розширив її для випадку каналу з випадковим (тобто термодинамічний) шумом. Це найважливіша робота у всій теорії передачі. Ми коротко розглянемо результати роботи Найквіста та Шеннона, які сьогодні стали класичними.

Найквіст довів, що якщо довільний сигнал пройшов через низькочастотний фільтр зі смугою пропускання B, то такий відфільтрований сигнал може бути повністю відновлений за дискретними значеннями цього сигналу, виміряними з частотою

2.1. Теоретичні основи передачі даних   111

2B за секунду. Виробляти вимірювання сигналу частіше, ніж 2B в секунду, немає сенсу, оскільки більш високочастотні компоненти сигналу були відфільтровані. Якщо сигнал складається з V дискретних рівнів, то рівняння Найквіста виглядатиме так:

максимальна швидкість передачі = 2B log2 V , біт/с.

Так, наприклад, безшумний канал із частотою пропускання 3 кГц не може передавати двійкові (тобто дворівневі) сигнали на швидкості, що перевищує 6000 біт/с.

Отже, ми розглянули випадок безшумних каналів. За наявності у каналі випадкового шуму ситуація різко погіршується. Рівень термодинамічного шуму в каналі вимірюється відношенням потужності сигналу до шуму і називається ставленням сигнал/шум. Якщо позначити потужність сигналу S, а потужність шуму -N, то відношення сигнал/шум буде дорівнює S/N. Зазвичай величина відношення виражається через її десятковий логарифм, помножений на 10:10 lgS/N, оскільки її значення може змінюватися в дуже великому діапазоні. Одиниця такої логарифмічної шкали називається децибелом (decibel, dB, дБ); тут приставка "деці" означає "десять", а "біл" - це одиниця виміру, названа на честь винахідника телефону Олександра Грема Белла. Таким чином, відношення сигнал/шум, що дорівнює 10, відповідає 10 дБ, відношення, що дорівнює 100, дорівнює 20 дБ, відношення, що дорівнює 1000, дорівнює 30 дБ і т. д. Виробники стереопідсилювачів часто вказують смугу частот (частотний діапазон), в якій їхня апаратура має лінійну амплітудно-частотну характеристику в межах 3 дБ. Відхилення в 3 дБ відповідає послабленню сигналу приблизно вдвічі (тому що 10 log10 0,5 -3).

Головним результатом, який отримав Шеннон, було твердження про те, що максимальна швидкість передачі даних або ємність каналу зі смугою частот B Гц і ставленням сигнал/шум, рівним S/N, обчислюється за формулою:

максимальна швидкість передачі = B log2 (1 +S/N ), біт/с.

Це найкраще значення ємності, яке можна спостерігати реального каналу. Наприклад, смуга пропускання каналу ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line, асиметрична цифрова абонентська лінія), яким здійснюється доступ до Інтернету через телефонні мережі, дорівнює приблизно 1 МГц. Відношення сигнал/шум значною мірою залежить від відстані між комп'ютером користувача та телефонною станцією. Для коротких ліній довжиною від 1 до 2 км дуже добрим вважається значення близько 40 дБ. З такими характеристиками канал ніколи не зможе передавати більше 13 Мбіт/с, незалежно від способу модуляції сигналу, тобто кількості рівнів сигналу, частоти дискретизації тощо, що використовуються. Постачальники послуг заявляють швидкість передачі даних до 12 Мбіт/с, проте користувачам рідко вдається спостерігати таку якість передачі. Проте це чудовий результат для шістдесяти років розвитку технологій передачі інформації, протягом яких відбувся величезний стрибок від ємності каналів, характерної для часів Шеннона, і до сучасних реальних мереж.

Результат, отриманий Шенноном і підкріплений постулатами теорії інформації, може бути застосований до будь-якого каналу з Гауссовським (термальним) шумом. Спроби довести протилежне заздалегідь приречені на провал. Для того, щоб досягти в каналі ADSL швидкості, що перевищує 13 Мбіт/с, необхідно або покращити ставлення

Де обіцяна швидкість 300 Мбіт/с (або 150 Мбіт/с) при підключенні бездротових пристроїв за стандартом 802.11n до інтернет-центру серії Keenetic?

300 Мбіт/с двапросторових потоку і канал 40 МГц для прийому та передачі. Дійсна швидкість передачі даних бездротової мережізалежить від особливостей та налаштувань клієнтського обладнання, числа клієнтів у мережі, перешкод на шляху проходження сигналу, а також наявності інших бездротових мереж та радіоперешкод у тому самому діапазоні.

150 Мбіт/с- максимальна швидкість роботи на фізичному рівніза стандартом IEEE 802.11n при з'єднанні з адаптерами, які використовують одинпросторовий потік та канал 40 МГц для прийому та передачі (при використанні каналу 20 МГц швидкість буде не вище 72 Мбіт/с).

Почнемо з того, що багато користувачів невірно орієнтуються на швидкість підключення в мегабітах за секунду (Мбіт/с), що відображається у рядку Швидкість(Speed) на закладці Загальні(General) у вікні Стан(Status) бездротового з'єднанняв операційній системі Windows.

Ця цифра відображається драйвером бездротового адаптера і показує, яка швидкість підключення фізично використовується в даний час в рамках обраного стандарту, тобто операційна система повідомляє лише про поточну (миттєву) фізичну швидкість підключення 300 Мбіт/c (її називають ще канальною швидкістю), але реальна пропускна здатність з'єднання під час передачі даних може бути значно нижчою, залежно від налаштувань точки доступу з підтримкою 802.11n, числа одночасно підключених до неї клієнтських бездротових адаптерів та інших факторів.
Різниця між швидкістю підключення, яка відображається у Windows, і реальними показниками пояснюється насамперед великим обсягом службових даних, втратами мережних пакетів у бездротовому середовищі та витратами на повторну передачу.

Щоб отримати більш-менш достовірне значення реальної швидкості передачі даних у бездротовій мережі, можна використовувати один із наведених нижче способів:

• Запустіть у Windows копіювання великого файлуі потім порахуйте швидкість, з якою був переданий цей файл, використовуючи розмір файлу та час передачі (Windows 7 при тривалому копіюванні в додаткові відомостівікна розраховує досить достовірну швидкість).
• Використовуйте спеціальні утиліти, наприклад LAN Speed ​​Test, NetStress або NetMeter, для вимірювання пропускної спроможності.
• Адміністраторам мереж можна порекомендувати програму (кроссплатформенна консольна клієнт-серверна програма) або (графічна оболонка консольної програми Iperf).

Звертаємо вашу увагу на таке:
У технічні специфікаціїпристроїв вказується швидкість з'єднання в Мегабітах в секунду (Мбіт/с), а в програмах користувача (інтернет-браузери, менеджери завантаження, p2p-клієнти) швидкість передачі даних при завантаженні файлів (швидкість завантаження) відображається в Кілобайтах або Мегабайтах в секунду (КБ/ с, Кбайт/с або МБ/с, Мбайт/с). Ці величини часто плутають.
Для переведення Мегабайтів у Мегабіти, необхідно помножити значення в Мегабайтах на 8. Наприклад, якщо інтернет-браузер показує швидкість при завантаженні файлів 4 Мбайт/с, то для переведення в Мегабіти потрібно помножити це значення на 8: 4 Мбайт/с * 8 = 32 Мбіт/с.
Для переведення з Мегабіт до Мегабайтів необхідно розділити значення в Мегабітах на 8.

Але повернемося до швидкості підключення Wi-Fi.

В реальних умовах пропускна здатність і площа покриття бездротової мережі залежать від перешкод, створюваних іншими пристроями, перешкод і інших факторів. Рекомендуємо вам ознайомитись зі статтею

Як ми писали вище, в операційній системі Windows, а також в утилітах, що поставляються разом з бездротовим адаптером, при підключенні відображається реальна швидкість передачі даних, а теоретична швидкість. Реальна швидкість передачі даних виявляється приблизно в 2-3 рази нижче, ніж та, що вказана у специфікаціях до пристрою.
Справа в тому, що в кожний момент часу точка доступу (інтернет-центр з активною точкою доступу) працює лише з одним клієнтським Wi-Fi-адаптером з усієї Wi-Fi-мережі. Передача даних відбувається у напівдуплексному режимі, тобто. по черзі - від точки доступу до клієнтського адаптера, потім навпаки і таке інше. Одночасний, паралельний процес передачі даних (дуплекс) технології Wi-Fiнеможливий.
Якщо Wi-Fi-сети два клієнта, то точці доступу потрібно буде комутувати вдвічі частіше, ніж якби клієнт був один, т.к. у технології Wi-Fi використовується напівдуплексна передача даних. Відповідно, реальна швидкість передачі даних між двома адаптерами буде вдвічі нижчою, ніж максимальна реальна швидкість для одного клієнта (йдеться про передачу даних від одного комп'ютера іншому через точку доступу по Wi-Fi-з'єднанню).

В залежності від віддаленості клієнта Wi-Fi-мережі від точки доступу або від наявності різних перешкод і перешкод змінюватиметься теоретична і, як наслідок, реальна швидкість передачі даних. Спільно з бездротовими адаптерамиточка доступу змінює параметри сигналу залежно від умов радіоефіру (відстань, наявність перешкод і перешкод, шуму радіоефіру та інших факторів).

Наведемо приклад. Швидкість передачі між двома ноутбуками, з'єднаними безпосередньо по Wi-Fi, становить ~10 Мбайт/с (один з адаптерів працює в режимі точки доступу, а інший в режимі клієнта), а швидкість передачі даних між тими ж ноутбуками, але підключеними через інтернет-центр Keenetic становить ~4 Мбайт/с. Так і має бути. Швидкість між двома пристроями, підключеними через точку доступу по Wi-Fi, завжди буде щонайменше вдвічі менше, ніж швидкість між тими самими пристроями, підключеними друг до друга безпосередньо, т.к. смуга частот одна та адаптери зможуть спілкуватися з точкою доступу лише по черзі.

Розглянемо інший приклад, коли бездротова Wi-Fi мережа створена в інтернет-центрі Keenetic Liteз підтримкою стандарту IEEE 802.11n із можливою теоретичною максимальною швидкістю до 150 Мбіт/с. До інтернет-центру підключений ноутбук з Wi-Fi-адаптером стандарту IEEE 802.11n (300 Мбіт/с) та стаціонарний комп'ютерз Wi-Fi-адаптером стандарту IEEE 802.11g (54 Мбіт/с).
У цьому прикладі вся мережа має максимальну теоретичну швидкість 150 Мбіт/с, т.к. вона побудована на інтернет-центрі з точкою доступу стандарту IEEE 802.11n 150 Мбіт/с. Максимальна реальна швидкість Wi-Fi не перевищить 50 Мбіт/с. Так як усі стандарти Wi-Fi, що працюють на одному частотному діапазоні, обернено сумісні один з одним, то до такої мережі можна підключитися за допомогою Wi-Fi-адаптера стандарту IEEE 802.11g, 54 Мбіт/с. При цьому максимальна реальна швидкість не перевищить 20 Мбіт/с.

Також звертаємо вашу увагу, що згідно з вимогами Wi-Fi Alliance, у діапазоні 2,4 ГГц бездротові пристрої можуть (і, на жаль, як правило, воліють) автоматично вибирати режим ширини каналу 20 МГц. Оскільки більшість смартфонів і планшетів (а заодно і багато недорогих ноутбуків) обладнані адаптерами Wi-Fi типу 1x1 (одна передавальна і вона приймальна антена), вони в цьому випадку працюватимуть на швидкості до 72 Мбіт/с і їхня швидкість доступу в Інтернет не перевищить 40 Мбіт/с. При цьому інтернет-центри Keenetic в діапазоні 2,4 ГГц з адаптерами 2х2 та шириною каналу 40 МГц можуть забезпечувати лінк до 300 Мбіт/с та реальну швидкість (в ідеальних умовах) до 150 Мбіт/с. Зафіксувати режим ширини каналу 40 МГц в Інтернет-центрі не можна, оскільки це рекомендація стандарту, інакше більшість клієнтів просто не підключаться. Використовуйте діапазон 5 ГГц для високих швидкостей.

Додаткову інформацію можна знайти в наступних статтях Бази знань:

За замовчуванням сервіс автоматично вибирає оптимальний сервер, з яким відбуватиметься тестування швидкості. Але важливо враховувати знаходження самого сервера. Траплялися випадки, коли сервіс некоректно вибирав сервер для перевірки. Сервіс надає можливість вручну вказати сервер. Для цього натисніть посилання "Змінити сервер", виберіть сервер і потім запустіть тестування.

Сучасний бездротовий Інтернетрозвивається дуже швидко. Ще 3 роки тому про масове поширення 4G на території майже всієї центральної Росії ніхто не замислювався, а у великих операторів це було лише в планах. Наразі високошвидкісний інтернет з'являється у нових населених пунктах. Якщо попередні покоління 2G і 3G були усталеними стандартами довгий час, то 4G та LTE прогресують з кожним роком. У цій статті ви дізнаєтеся, якою є максимальна швидкість у 4G інтернету і як її заміряти. Також читайте у сусідньому розділі корисний матеріалпро те, і чим вони відрізняються один від одного.

Яка швидкість має бути у 4 Джі?

Якщо брати до уваги мережу 4G LTE, яка є першим поколінням нової технології 4 Джи, то показники будуть набагато нижчими за заявлені. Ще в 2008 році були встановлені стандарти, згідно з якими максимальна швидкість у мережах 4G мала бути такою:

• 100Мб/с для мобільних абонентів. До них відносяться машини, поїзди тощо;
• 1Гб/с для статичних абонентів (пішоходи та стаціонарні комп'ютери).

Однак насправді справи гірші, ніж за заявленими стандартами. Ці параметри були задані творцями технології в ідеальних умовах без перешкод, навантаження на мережу та інші неприємні моменти. Насправді для статичних абонентів реальна цифра вбирається у 100Мб/с. Однак оператори голосно заявляють про 200-300 Мб/с. До цієї цифри найближче підібралися Мегафон та Білайн, які запустили мережу з підтримкою LTE Advanced або 4G+. Показники цього стандарту сягають 150Мб/c за ідеальних умов. Однак ясно дає зрозуміти: масового поширення LTE Advanced доведеться чекати довго. До того ж, кількість абонентів, що росте, збільшуватиме навантаження на мережу, що призведе до зниження середнього показника.

Чому при використанні технології ADSL швидкість передачі даних завжди менша за швидкість з'єднання? Чому ADSL-модем з'єднується на швидкості 12 Мбіт/с, а швидкість, що вимірюється speedtest.net, не перевищує 8 Мбіт/с?

При використанні технології ADSL швидкість передачі даних завжди менша за швидкість з'єднання як мінімум на 13-15% . Це технологічне обмеження, про яке ми далі розповімо докладніше. Воно не залежить ні від провайдера, ні від модему, що використовується.
В ідеальних умовах за швидкості з'єднання 12 Мбіт/с можна розраховувати на максимальну реальну швидкість ~ 10 Мбіт/с.

Насправді, окрім технологічного обмеження, є ще ціла низка факторів, що знижують швидкість передачі. Про ці фактори ми розповімо далі.

Технологія ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) - асиметрична технологія передачі даних, в якій доступна смуга пропускання каналу розподілена між вхідними ( Download) і вихідним ( Upload) Трафіком асиметрично. Таким чином, при підключенні ADSL-модему використовується швидкість до абонента ( Download) та швидкість від абонента ( Upload).
В ADSL-мережах передачі даних швидкість підключення вимірюється в Мегабітах за секунду (Мбіт/с)або Кілобітах за секунду (Кбіт/с).
Наприклад: цифри 10240/768 говорять про те, що максимальна вхідна швидкість підключення до абонента становитиме 10240 Кбіт/с (швидкість, з якою дані надходитимуть на ваш локальний комп'ютер), а максимальна вихідна швидкість підключення від абонента становитиме 768 Кбіт/с (швидкість , з якою дані надходитимуть від вашого локального комп'ютерана віддалений сервер).
При цьому максимальна швидкість при завантаженні файлів (швидкість завантаження) складе ~ 1000 Кілобайт за секунду (КБ/сек).
Ця цифра отримана за такою формулою:
швидкість підключення (10240) - 15% (1500)/8 (для переведення кілобіт у кілобайти).

Справа в тому, що інтернет-браузери або менеджери завантажень/завантажень показують швидкість передачі в Кілобайтах за секунду.

Наприклад, в браузері Internet Expolrer швидкість завантаження файлу відображається в полі Швидкість передачі(Transfer rate): xxx КБ/сек(KB/Sec).

Браузери та/або менеджери завантажень/завантажень використовують цю цифру для оцінки швидкості передачі, щоб розрахувати загальний час завантаження файлу. Але звертаємо вашу увагу, що через ряд причин швидкість передачі даних відображається неточно. Наприклад, дані можуть буферизуватись (при цьому таймери запускаються з невеликою затримкою, що призводить до неправильних показань). Також швидкість передачі може залежати від продуктивності комп'ютера.

Реальну швидкість з'єднання рекомендуємо перевірити так. Самий надійний спосібдля отримання більш достовірних результатів - виміряти швидкість завантаження файлу з сайту вашого інтернет-провайдера.
Потрібно завантажити який-небудь файл із сайту провайдера та подивитися швидкість закачування цього файлу.

Чимало користувачів часто використовують популярні інтернет-сервіси для перевірки швидкості інтернет-каналу (наприклад, speedtest.net). Ми звертаємо вашу увагу на те, що перевірка швидкості за допомогою інтернет-сервісів не гарантує достовірного вимірювання. У даному випадкуточність вимірювання швидкості вашого інтернет-каналу буде залежати від вибраного сервера та його завантаженості, його розташування, завантаженості вашого інтернет-каналу та інших факторів.

Докладно розглянемо фактори, що впливають на реальну швидкість з'єднання:

• Як транспортний протокол комунікаційне обладнання (IP ADSL-комутатори) використовує технологію АТМ(Asynchronous Transfer Mode – асинхронний спосіб передачі даних). АТМ - мережна високопродуктивна технологія комутації та мультиплексування, заснована на передачі даних у вигляді кадрів (комірки) фіксованого розміру (53 байти).
  Як відомо, Інтернет використовує протокол IP як протокол зв'язку, і зокрема протокол TCP/IP. Технологія ADSL як транспортний протокол використовують ATM, і тому дані передаються по ADSL-лінії за допомогою TCP/IP через ATM. Тобто. IP-кадри упаковуються (інкапсулюються) в АТМ-комірки і передаються DSL-лінії, а потім приймаючим обладнанням знову розпаковуються, і виходять звичайні IP-кадри.
  Великі пакети будуть поділені на 48-байтні частини. Якщо пакет не ділиться без залишку на 48, то до нього додається заповнення, щоб вийшло ціле число осередків по 48 байт. Після поділу пакета на комірки по 48 байт до кожної з осередків, що виходять, додається заголовок (5 байт).
  В результаті відбувається зниження швидкості на рівні 10% від швидкості передачі.
• Використання протоколу TCP/IPпри передачі даних знижує швидкість на рівні 3% від швидкості передачі, т.к. корисну інформацію (дані), що передається, доповнює службова (протокольна) інформація.

Вказані вище фактори - це і є, ті самі технологічні обмеження, про які йшлося на початку статті. Ці обмеження і призводять до того, що швидкість передачі даних завжди менша за швидкість з'єднання як мінімум на 13-15% .

Але є й інші чинники, що знижують швидкість передачі.

• Теоретично у вікні браузера або менеджера завантажень/завантажень під час завантаження файлу ви повинні бачити швидкість передачі, що обчислюється за формулою швидкість підключення - 15% (витрати при використанні TCP/IP та ATM) / 8 (для переведення кілобіт у кілобайти), Але насправді відображається швидкість нижче, і цьому є свої причини:
  
  
  • Налаштування комп'ютера. Наприклад, недостатньо пам'яті (віртуальної/оперативної), застарілий процесор, нестабільна робота (збої) операційної системи (синій екран) або програмного забезпечення, недолік вільного місцяна жорсткому диску, наявність комп'ютера шкідливих програм/вірусів тощо.
  
  
  • Втрати пакетів під час передачі даних. Велика кількість втрат можлива на поганих лініях (каналах зв'язку) або при використанні максимально допустимої швидкості підключення.
    Якщо відбувається втрата пакетів при передачі кадрів, протокол TCP/IP помічає відсутній пакет у загальному потоці даних, не визнає його отримання і потім ініціює повторну передачу втрачених даних. Процедура ретрансляції призводить до додаткових затримок.
    Таким чином, протокол TCP/IP, крім важливої ​​функціїконтролю та транспортування даних, за наявності великих втрат пакетів на лінії уповільнює швидкість передачі даних.
    Для перевірки якості з'єднання з сервером в Інтернеті можна використовувати утиліту ping(Пінг). У командному рядкуопераційної системи виконайте команду ping -t ім'я_сайту, наприклад ping -t www.download.com. Зачекайте секунд 30 і натисніть Ctrl+C для завершення роботи утиліти. У статистиці буде вказано % втрат пакетів. Якщо втрати пакетів становитимуть понад 5%, то продуктивність протоколу TCP/IP буде поганою під час роботи із зазначеним сайтом.
  
  
  • Перевантаження серверів та шлюзів провайдера. Залежить від структури мережі провайдера (наприклад багато шлюзів) або низької пропускної здатності вихідного каналу провайдера. Проблема спостерігається при піковому навантаженні користувачів. Занадто велика кількість звернень на сервер може перевищити максимум його використання в години пікового навантаження та спричинить уповільнення роботи.
  
  
  • Проблеми з маршрутизацією також можуть спричинити зниження швидкості. При виявленні проблем з маршрутизацією пакети можуть перенаправлятися альтернативними маршрутами, що викликає затримки при передачі даних.
  
  
  • Використання протоколу PPPoE може призвести до зниження швидкості. PPPoE – це тунелюючий мережевий протокол канального рівня передачі кадрів PPP через Ethernet. Здебільшого використовується DSL-сервісами. PPPoE є ресурсомістким протоколом, і при передачі мережевих даних вимоги до процесора зростають. Залежно від реалізації та використання PPPoE можна побачити зниження максимальної швидкості до 5-25%.
  
  
  • Недостатня (низька) продуктивність сервера BRAS (Broadband Remote Access Server). Маршрутизатор широкосмугового віддаленого доступу(BRAS) маршрутизує трафік до DSL-комутатора (DSLAM) в мережах інтернет-провайдера. BRAS знаходиться в ядрі мережі провайдера і агрегує підключення користувача з мережі рівня доступу. Маршрутизатор здійснює логічну термінацію тунелів точка-точка (PPP). Це можуть бути інкапсульовані тунелі PPP через Ethernet (PPPoE) або PPP через ATM (PPPoA). BRAS також є інтерфейсом до систем автентифікації, авторизації та обліку трафіку.
  
  
  • Можливе обмеження швидкості за тарифним планом на сервері BRAS. Типовий випадок, коли швидкість фізичного з'єднання одна, а швидкість прийому даних обмежена сплаченим тарифним планом.
  
  
  • При використанні додаткового сервісу, наприклад IPTV ( цифрове телебачення), потік прийманого телебачення теж займає певну смугу, зазвичай близько 4 Мбіт/с для каналів стандартного дозволу. Максимальна швидкість прийому даних при використанні сервісу IPTV може бути розрахована за такою формулою:
    швидкість підключення - 15% - швидкість потоку IPTV.
    Наприклад, швидкість підключення (10240) – 15% (1500) – швидкість потоку IPTV (4000) = 4700 Кбіт/с (587 Кбайт/с).
  
  

Ця стаття допоможе самостійно розібратися в технічних тонкощах, пов'язаних із WiFi-мережами, технічними параметрамироутерів, одиницями виміру пропускної спроможності каналів зв'язку і в тому, чому зазначена в специфікаціях пропускна спроможність (розрахована теоретично) не відповідає реальності.

В яких одиницях вимірюється швидкість інтернет з'єднання

У технічних специфікаціях пристроїв та договорах на надання послуг зв'язку з інтернет-провайдером фігурують одиниці Кілобіти за секунду і, як правило, Мегабіти за секунду (Кбіт/с; Кб/с; Kb/s; Kbps, Мбіт/с; Мб/с ;Мb/s;Мbps - літера «б» маленька). Ці одиниці виміру є загальновизнаними в телекомунікаціях і в них вимірюють смуги пропускання пристроїв, портів, інтерфейсів та каналів зв'язку. Звичайні користувачіі інтернет-провайдери вважають за краще не використовувати такий спеціалізований термін, називаючи його "швидкістю інтернету" або "швидкістю з'єднання".

Багато програм користувача (торрент-клієнти, програми-завантажувачі, інтернет-браузери) відображають швидкість передачі даних в інших одиницях, які дуже схожі на Кілобіти в секунду і Мегабіти в секунду, однак це зовсім інші одиниці виміру - Кілобайти і Мегабайти в секунду. Ці величини часто плутають між собою, оскільки мають схоже написання.

Кілобайти в секунду (у яких відображають швидкість передачі даних програми користувача) прийнято позначати як КБайт/с, КБ/с, KB/s або KBps.

Мегабайти за секунду - МБайт/с, МБ/с, МB/s чи МBps.

Кілобайти та Мегабайти за секунду завжди пишуться з великою літерою«Б» як у англійському, і у російському варіанті написання: МБайт/с, МБ/с, МB/s, МBps.

В одному Байті міститься 8 біт, отже, Мегабайт відрізняється від Мегабіту (як і Кілобайт від Кілобіта) у 8 разів.

Для того, щоб перевести «Мегабайти за секунду» до «Мегабітів за секунду», необхідно помножити на вісім значення, виражене в МБ/с (Мегабайтах за секунду).

Наприклад, якщо браузер або торрент-клієнт відображає швидкість передачі даних, що дорівнює 3 МБ/с (Мегабайт за секунду), то в Мегабітах це буде у вісім разів більше - 24 Мбіт/с (Мегабіт за секунду).

Для переведення з «Мегабіт за секунду» до «Мегабайтів за секунду», необхідно розділити значення, виражене в Мегабітах за секунду, на вісім.

Наприклад, якщо тарифний планпровайдера передбачає виділення смуги пропускання, що дорівнює 8 Мбіт/с, (Мегабіт за секунду), то при завантаженні торрента на комп'ютер, програма-клієнт відобразить максимальне значення 1 Мбайт/с (якщо з боку сервера немає обмежень і немає перевантаження).

Як протестувати швидкість інтернет з'єднання он-лайн?

Для того, щоб протестувати ширину смуги пропускання, можна скористатися одним із безкоштовних ресурсіввимірювання швидкості інтернету: Speedtest.net або 2ip.ru.

Обидва сайти вимірюють ширину смуги пропускання від сервера, який можна вибрати до комп'ютера, на якому вимірюється швидкість. Так як довжина каналу зв'язку може бути від кількох сотень метрів до кількох тисяч кілометрів, то рекомендується вибирати територіально найближчий сервер (хоча і він може виявитися сильно завантаженим). Тестування краще проводити тоді, коли активність клієнтів мережі провайдера найменша (наприклад, вранці чи пізньої ночі). Точність вимірювань швидкості з'єднання з мережею інтернет не ідеальна через велику кількість різних факторів, які сильно впливають на пропускну спроможність, але здатна дати уявлення про реальну швидкість інтернет-з'єднання.

Інтернет-провайдер виділяє кожному абоненту смугу пропускання для доступу до Інтернету відповідно до тарифного плану абонента (провайдер «урізає» швидкість згідно з тарифним планом). Однак, багато інтернет-браузери, а також майстри завантаження файлів, торрент-клієнти відображають ширину пропускання каналу зв'язку не в мегабітах на секунду, а в мегабайтах на секунду, і через це часто виникає плутанина.

Протестуємо швидкість інтернет-з'єднання з прикладу ресурсу speedtest.net. Потрібно натиснути кнопку "BEGIN TEST recommended server".

Ресурс автоматично підбере найближчий сервер і почне тестувати швидкість Інтернету. Результатом тестування буде пропускна здатність каналу від провайдера до абонента (DOWNLOAD SPEED) і пропускна здатність каналу від абонента до провайдера (UPLOAD SPEED), які будуть виражені в Мегабітах в секунду.

Швидкість через роутер «не така», роутер «ріже» швидкість

Найчастіше, після придбання роутера, його підключення та налаштування, користувачі стикаються з проблемою, що швидкість інтернет з'єднання стала нижчою, ніж до придбання роутера. Особливо часто така проблема трапляється на високошвидкісних інтернет тарифах.

Наприклад, за наявності тарифного плану, який передбачає «швидкість інтернет з'єднання» в 100Мбіт/с, та при підключенні кабелю провайдера «безпосередньо» до мережної плати комп'ютера, швидкість інтернету повністю відповідає тарифному плану:

При підключенні кабелю провайдера до WAN-порту роутера, а комп'ютера - до порту LAN, часто можна спостерігати зниження пропускної спроможності (або, як кажуть, «роутер ріже швидкість тарифного плану»):

Логічніше припустити, що у цій схемі проблема у самому роутері і швидкість роутера відповідає швидкості тарифного плану. Однак, якщо підключити більш «повільний» тарифний план (наприклад, 50 Мбіт/с), можна помітити, що роутер вже не ріже швидкість і «швидкість інтернету» відповідає зазначеній у тарифному плані:

Серед інженерів не прийнято термінологія «роутер ріже швидкість» чи «швидкість роутера» - зазвичай користуються термінами «швидкість маршрутизації WAN-LAN», «швидкість комутації WAN-LAN», чи «пропускна здатність WAN-LAN».

Пропускна здатність WAN-LAN вимірюється в Мегабітах за секунду (Мбіт/с) та відповідає за продуктивність роутера. За швидкість комутації WAN-LAN і за продуктивність роутера в цілому відповідає апаратне оснащення роутера (H/W - від англ. «Hardware», вказана на стікері, який наклеєний на днище пристрою) - це модель і тактова частотапроцесора роутера, обсяг оперативної пам'яті, модель комутатора (світка, вбудованого в роутер), стандарт та модель WI-Fi радіомодуля (точки доступу Wi-Fi), вбудованого в роутер. Крім апаратної версії пристрою (H/W) чималу роль швидкості маршрутизації WAN-LAN грає версія встановленого мікропрограмного забезпечення («прошивки») встановленого на роутер. Саме тому рекомендується оновити версію мікропрограмного забезпечення пристрою одразу після придбання.

Після «перепрошивки» або, говорячи професійно, після оновлення мікропрограмного забезпечення на рекомендовану версію прошивки, має підвищитися стабільність роботи роутера, рівень оптимізації пристрою для роботи в мережах російських провайдерів, а також пропускна спроможність WAN-LAN.

Варто зазначити, що швидкість комутації WAN-LAN залежить не тільки від апаратної версії пристрою (H/W) та версії мікропрограмного забезпечення, а й від протоколу підключення до провайдера.

Найбільш висока швидкість маршрутизації WAN-LAN досягається на протоколах підключення DHCP та Static IP, низька - при використанні провайдером технології VPN, а якщо використовується протокол PPTP - найнижча.

Швидкість WiFi

Багато користувачів, що підключилися до будь-якої мережі Wi-Fi, не завжди задоволені швидкістю з'єднання. Питання досить складне і потребує детального розгляду.

a. Реальні швидкості технології Wi-FI

Так виглядають питання, що часто ставляться з даної тематики:

«У мене тарифний план передбачає швидкість 50 Мбіт/с – чому виходить всього 20?»

"Чому на коробці написано 54 Мбіт/с, а програма-клієнт при завантаженні торрента відображає максимум 2,5 МБайт/с (що дорівнює 20 Мбіт/с)?"

"Чому на коробці написано 150 Мбіт/с, а програма-клієнт при завантаженні торрента відображає 2,5 - 6 МБ/с (що дорівнює 20 - 48 Мбіт/с)?"

"Чому на коробці написано 300 Мбіт/с, а програма-клієнт при завантаженні торрента відображає 2,5 - 12 МБ/с (що дорівнює 20 - 96 Мбіт/с)?"

На коробках і специфікаціях до пристроїв зазначено теоретично розраховану максимальну пропускну здатність для ідеальних умов того чи іншого стандарту Wi-Fi (по суті - для вакууму).

В реальних умовах пропускна здатність і площа зони покриття мережі залежать від перешкод, створюваних іншими пристроями, ступеня завантаження мережі WiFi, наявності перешкод (і матеріалів, з яких вони виготовлені) та інших факторів.

Багато клієнтських утиліт, що поставляються виробниками разом з WiFi-адаптерами, а також утиліти операційної системи Windows, при підключенні по Wi-Fi відображають саме «теоретичну» пропускну здатність, а не реальну швидкість передачі даних, вводячи користувачів в оману.

Як показують результати тестування, максимальна реальна пропускна здатність виявляється приблизно в 3 рази нижчою, ніж та, що вказана в специфікаціях до пристрою або до того чи іншого стандарту IEEE групи 802.11 (стандарти технології Wi-Fi):

b. WLAN-WLAN. Швидкість Wi-Fi (залежно від відстані)

Всі сучасні та актуальні стандарти Wi-Fi на сьогоднішній день працюють схожим чином.

У кожний момент часу активне Wi-Fi обладнання (точка доступу або роутер) працює тільки з одним клієнтом (WiFi-адаптером) з усієї WiFi мережі, причому всі пристрої мережі отримують спеціальну службову інформацію у тому, який час буде зарезервований радіоканал передачі даних. Передача відбувається у напівдуплексному режимі тобто. по черзі – від активного Wi-Fi обладнання до клієнтського адаптера, потім навпаки і таке інше. Одночасний «паралельний» процес передачі (дуплекс) у технології Wi-Fi не можливий.

Таким чином, швидкість обміну даними між двома клієнтами (швидкість комутації WLAN-WLAN) однієї Wi-Fi мережі, створеної одним пристроєм (точкою доступу або роутером), буде (в ідеальному випадку) у два і більше рази нижче (залежить від відстані), ніж максимальна реальна швидкість передачі у всій мережі.

Приклад:

Два комп'ютери з Wi-Fi адаптерами стандарту IEEE 802.11g підключені до одного Wi-Fi роутера стандарту IEEE 802.11g. Обидва комп'ютери знаходяться на невеликій відстані від роутера. Вся мережа має максимально досяжну теоретичну пропускну здатність в 54 Мбіт/с (що написано в специфікаціях пристроїв) реальна швидкість обміну даними не перевищить 24 Мбіт/с.

Але оскільки технологія Wi-Fi - це напівдуплексна передача даних, то Wi-Fi радіомодулю доводиться комутувати між двома клієнтами мережі (Wi-Fi адаптерами) в два рази частіше, ніж у випадку, якби клієнт був один. Відповідно, реальна швидкість передачі даних між двома адаптерами буде вдвічі нижчою, ніж максимальна реальна для одного клієнта. У цьому прикладі максимальна реальна швидкість обміну даними для кожного з комп'ютерів становитиме 12 Мбіт/с. Нагадаємо, що йдеться про передачу даних від одного комп'ютера іншому через роутер з wifi-з'єднання (WLAN-WLAN).

Залежно від віддаленості клієнта мережі від точки доступу або роутера, змінюватиметься «теоретична» і, як наслідок, «реальна» швидкість передачі даних по WiFi. Нагадаємо, що вона приблизно в 3 рази менша за «теоретичну».

Це відбувається через те, що активне WiFi обладнання, працюючи в напівдуплексному режимі, спільно з адаптерами змінює параметри сигналу (тип модуляції, швидкість кодування згортки і т.д.) в залежності від умов в радіоканалі (відстань, наявність перешкод і перешкод) .

При знаходженні клієнта мережі у зоні покриття з «теоретичною» пропускною здатністю 54 Мбіт/с, його максимальна реальна швидкість становитиме 24 Мбіт/с. При переміщенні клієнта на відстань 50 метрів в умовах прямої оптичної видимості (без перешкод та перешкод), вона становитиме 2 Мбіт/с. Подібний ефект також може викликати перешкода у вигляді товстої стіни, що несе, або масивної металоконструкції - можна перебувати на відстані 10-15 метрів, але за даною перешкодою.

c. Роутер стандарту IEEE 802.11n, адаптер стандарту IEEE 802.11g

Розглянемо приклад, коли мережа Wi-Fi створює Wi-Fi роутер стандарту IEEE 802.11 n (150 Мбіт/с). До роутера підключено ноутбук з Wi-Fi адаптером стандарту IEEE 802.11n (300 Мбіт/с) та стаціонарний комп'ютер з Wi-Fi адаптером стандарту IEEE 802.11g (54 Мбіт/с):

У цьому прикладі вся мережа має максимальну "теоретичну" швидкість 150 Мбіт/с, оскільки вона побудована на Wi-Fi роутері стандарту IEEE 802.11n, 150 Мбіт/с. Максимальна реальна швидкість WiFi не перевищить 50 Мбіт/с. Так як усі стандарти WiFi, що працюють на одному частотному діапазоні, обернено сумісні один з одним, то до такої мережі можна підключитися при допомоги WiFiадаптера стандарту IEEE 802.11g, 54 Мбіт/с. При цьому максимальна реальна швидкість не перевищить 24 Мбіт/с. При підключенні до цього роутера ноутбука з WiFi адаптеромстандарту IEEE 802.11n (300 Мбіт/с), клієнтські утиліти можуть відобразити значення максимальної «теоретичної» швидкості в 150 Мбіт/с, (мережа створена пристроєм стандарту IEEE 802.11n ,150 Мбіт/с), а ось максимальна реальна швидкість не буде вищою 50 Мбіт/с. У цій схемі WiFi-роутер буде працювати з клієнтським адаптером стандарту IEEE 802.11g на реальній швидкості, що не перевищує 24 Мбіт/с, а з адаптером стандарту IEEE 802.11n на реальній швидкості, що не перевищує 50 Мбіт/с. Тут треба згадати, що технологія WiFi - це напівдуплексний зв'язок і точка доступу (або роутер) може працювати тільки з одним клієнтом мережі, причому решта клієнтів мережі «оповіщені» про той час, на який зарезервований радіоканал для передачі даних.

d. Швидкість WiFi через роутер. WAN-WLAN

Якщо йдеться про підключення по Wi-Fi з'єднанню до Wi-Fi роутера, то швидкість завантаження торрента може виявитися навіть нижчою за ті значення, які були наведені вище.

Ці значення не можуть перевищувати швидкість комутації WAN-LAN, оскільки це є основною характеристикою продуктивності роутера.

Таким чином, якщо в специфікаціях (і на коробці) пристрою вказана швидкість передачі даних по Wi-Fi до 300 Мбіт/с, а параметр WAN-LAN для даної моделі, її апаратної версії, версії мікропрограмного забезпечення, а також типу та протоколу підключення дорівнює 24 Мбіт/с, швидкість передачі даних по Wi-Fi (наприклад, при завантаженні торрента) ні за яких умов не може перевищити значення 3 Мбайт/с (24 Мбіт/с). Цей параметр має назву WAN-WLAN, який безпосередньо залежить від швидкості маршрутизації WAN-LAN, від версії мікропрограмного забезпечення («прошивки»), встановленої на Wi-Fi роутер, Wi-Fi радіомодуля (точки доступу WiFi, вбудована в WiFi роутер), а також від характеристик Wi-Fi адаптера, його драйверів, віддаленості від роутера, зашумленості радіоефіру та інших факторів.

Джерело

Ця інструкція підготовлена ​​та опублікована Морозовим Іваном Олександровичем - керівником Навчального Центру представництва компанії TRENDnet у Росії та СНД. Якщо ви бажаєте підвищити рівень власних знань у галузі сучасних мережевих технологій та мережевого обладнання- Запрошуємо в гості на безкоштовні семінари!