Рейтинг@Mail.ru

Насколько полезна технология MU-MIMO в сетях Wi-Fi: итоги тестирования Farpoint

10 лет назад введение SU-MIMO (передача и приём с использованием 2-х и более антенн) существенно раздвинуло горизонты Wi-Fi.
Мы привыкли, что использование 2-х и более передатчиков позволяет:

  • Увеличить (в теории - удвоить/утроить) скорость передачи
  • Сфокусировать сигнал (beamforming) методом фазового сдвига и тем самым - существенно улучшить приём сигнала на значительном удалении от точки доступа/Wi-Fi-роутера.

Основным недостатком данного метода являлось то, что удвоение скорости доступно только для устройств с двумя (3-мя) антеннами (премиум ноутбуки). Как только на точке доступа зарегистрируется устройство с одной антенной (смарт-фон, веб-камера, …) для обратной совместимости всем устройствам придётся переключиться в совместимый “1-канальный” режим.

Использование фазового сдвига для улучшения приёма сигнала (beamforming) доступно только для 1-го конкретного устройства. При этом остальные потребители Wi-Fi вынуждены работать в радиоусловиях “как придётся”. Если сигналы в результате переотражений складываются в противофазе, то другое устройство (под которую точка не оптимизировала фазы) может полностью потерять сигнал даже в непосредственной близости от точки доступа.

Решить данные недостатки призвана технология Multi-MIMO (MU-MIMO), которую успешно реализовали во втором релизе стандарта 802.11AC wave 2.

Теоретически возможная скорость (которую пишут большими буквами на коробке с роутером) фактически оказывается ниже на 2 порядка.

MU-MIMO отчасти решает эту проблему, позволяя одновременно работать нескольким устройствам в пределах одного канала, распределяя различные пространственные потоки и используя кодовое разделение.

Есть ли реальные преимущества у MU-MIMO на фоне привычной SU-MIMO? Ответить на этот вопрос сложно из-за множества внешних факторов.

Мы провели «чистый эксперимент» в изолированной камере с эталонными устройствами и результаты превзошли ожидание.

 

Концептуальная разница между MU-MIMO и SU-MIMO

 

Современная технология Wi-Fi SU-MIMO при обслуживании нескольких подключенных устройств работает с каждым по очереди, что резко снижает пропускную способность сети и количество возможных подключений. Помимо падения скорости для каждого пользователя, иногда это создает неприятную ситуацию, когда сигнал Wi-Fi сильный, но подключиться к сети невозможно.

Технология MU-MIMO позволяет беспроводному маршрутизатору взаимодействовать с несколькими устройствами, и при этом задействовать отдельный поток данных для каждого. Проще говоря, каждое подключенное устройство,   смартфон, ПК, принтер и т. д., имеет свой собственный «виртуальный маршрутизатор».

MU-MIMO — очень привлекательная разработка, так как она, теоретически, обеспечивает качественную быструю связь для большого количества пользователей, и может сделать это без ухудшения ключевых параметров сети, например пропускной способности каналов для каждого устройства. Это интеллектуальная программная технология, но она имеет ряд ограничений, и пользователям в ряде случаев сложно оценить преимущества перехода на MU-MIMO.

Испытания с чистым результатом

Тест, проведенный специалистами Farpoint Group, позволяет ответить на главный вопрос: насколько полезна MU-MIMO для обычной сети Wi-Fi. В настоящее время большинство решений Wi-Fi позволяют производить десятки настроек, которые заметно влияют на общую пропускную способность сети. Кроме того, на беспроводные сети всегда действуют сторонние факторы, например радиопомехи. Поэтому иногда сложно оценить эффект от модернизации сети, в том числе и от внедрения MU-MIMO. Для решения этой проблемы и проверки MU-MIMO в «лабораторных» условиях в Farpoint Group создали специализированную тестовую среду с применением изолированных камер octoScope.

Камеры устраняют влияние внешних факторов и дают возможность настраивать сеть Wi-Fi для разных тестов с гарантией повторяемости результатов. Фактически, результаты Farpoint Group являются «эталонным примером» по развертыванию и настройке сети Wi-Fi с MU-MIMO.

 

 

Рисунок 1: Тестовые изолированные камеры octoScope

В тесте использовалась точка доступа Pal-2 стандарта 802.11ac Wave 2 производства octoScope. Она представляет собой специальное тестовое устройство с поддержкой 4x4 MIMO 1 гбит/сек и до 32 виртуальных клиентских устройств. 
Одно устройство Pal-2 имитировало точку доступа с четырьмя потоками, на которой в ходе теста включалась и отключалась MU-MIMO. Еще три дополнительных Pal-2 размещались в отдельной камере и имитировали однопоточные клиентские устройства. Камеры были соединены между собой радиочастотными кабелями. Данные первых десяти секунд каждого тестового прогона исключались из результатов. Такой подход к тестированию моделирует ситуацию, в которой пользователи будут максимально использовать возможности MU-MIMO. 
 

Рисунок 2: Схема эксперимента

Подобная схема испытаний более точная и требует гораздо меньше усилий, чем проверка эффективности MU-MIMO в «естественной среде». На графике ниже представлены результаты работы тестовой сети Wi-Fi с включенной и выключенной MU-MIMO.

 

Рисунок 3: результаты тестирования

Во всех случаях включение MU-MIMO повышало эффективность сети. Разумеется, в случае с реальными рабочими сетями, где множество разных устройств, результат может быть другим. В таких условиях качество сети Wi-Fi будет зависеть от конкретного набора оборудования, мобильности пользователей, помеховой обстановки и т. д. Но лабораторное тестирование показало, что при правильном развертывании сети MU-MIMO действительно дает значительные преимущества.

В надеже на снижение расходов

Главной предпосылкой тестирования MU-MIMO было уменьшение капиталовложений на развертывание высокопроизводительной сети Wi-Fi.

По мере перехода на стандарт 802.11ac Wave 2 стоимость инвестиций в инфраструктуру растет. И хоть перспективный стандарт 802.11ax будет совместим с предыдущим, во многих случаях MU-MIMO может решить часть проблем с пропускной способностью сети и растянуть расходы на модернизацию на более длительный срок.

Большинство клиентских устройств, особенно мобильных (планшеты, смартфоны), обычно используют лишь один-два потока MIMO. Поэтому пропускная способности сети Wi-Fi с MU-MIMO будет достаточна для расширения емкости сети без дополнительных затрат. Так, точки доступа 802.11ac Wave 2 способны обеспечить более четырех потоков MIMO. Таким образом общая пропускная способность сети с MU-MIMO заметно возрастает.

В каждом случае использования MU-MIMO необходимо учитывать ряд факторов, которые могут повлиять на производительность. Это роуминг, который в тесте не проверялся, повышенная пиковая нагрузка, распределение трафика (приоритетность потоков) и т. д. В то же время, по мнению специалистов Farpoint Group, технология MU-MIMO принесет выгоду практически везде, где ее будут использовать.

Подписка на новости

- Email
- Confirm
Имя
Email *
Согласие на отправку персональных данных *

* - Обязательное для заполнения