Il Protocollo SuperG™ per i sistemi Wireless - Atlantis-Land

Il Protocollo SuperG™
per i sistemi Wireless
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WIRELESS
INTRODUZIONE
Il continuo sviluppo tecnologico offre ogni giorno nuove tecnologie che si
sovrappongono e superano quelle precedenti.
Spesso l'incremento di prestazioni risulta non così rilevante, in altri casi
invece si può quasi parlare di rivoluzione tecnologica, e tale è a nostro parere
l'avvento del nuovo protocollo SuperG™ per la trasmissione dati nei sistemi
wireless.
Ci è sembrato pertanto opportuno offrirVi alcune brevi riflessioni che Vi
consentano di apprezzare pienamente la differenza con gli standard precedenti
e quindi di poter anche spiegare ai Vs. clienti la differenza di soluzione offerta e
quindi anche, ovviamente, il maggiore costo della stessa.
In questo documento verranno pertanto comparate le performance delle
varie soluzioni wireless utilizzabili oggi nel mercato Italiano, sia relativamente
alla velocità di trasmissione dei dati, che anche alla copertura geografica.
LIMITI TEORICI
Se si analizza la comparazione teorica dei vari standard, riportata nella
tabella sottostante, emerge immediatamente la superiorità dello standard
IEEE802.11g rispetto al protocollo IEEE802.11b.
In questa tabella i limiti teorici raggiungibili vengono mostrati nelle seguenti
condizioni:
· 1500 bytes per pacchetto
· Encryption abilitata
· Errori di trasmissioni nulli
· Massima banda disponibile nel canale
· Configurazione di default per 802.11 MAC
Standard
802.11b
802.11b
con
802.11g
802.11g
SuperG
Numero di canali
Tipo di
senza
modulazione
interferenza
3
CCK
3
3
1
CCK/OFDM
CCK/OFDM
OFDM
Massimo
Massimo
Link-Rate traffico TCP
11Mbps
5.9 Mbps
Massimo
traffico
UDP
7.1 Mbps
54Mbps
54Mbps
108Mbps
14.4 Mbps
24.4 Mbps
42.9 Mbps
19.5 Mbps
30.5 Mbps
54.8 Mbps
Si noti che la modalità mista IEEE802.11b e IEEE802.11g ha delle
performance decisamente inferiori rispetto alla modalità IEEE802.11g
esclusiva. Infatti ogni pacchetto deve necessariamente essere preceduto da
un pacchetto RTS-CTS o CTS per permettere il corretto funzionamento dei
dispositivi IEEE802.11b. Questo comporta un accrescimento degli overhead
che riduce pertanto drasticamente le performance ottenibili.
ATLANTIS LAND S.p.A. via M.K. Gandhi, 5 - 20017 Mazzo di Rho (MI)
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LIMITI TEORICI
In tabella è comunque riportato il throughput (TCP) massimo nel caso si
usasse il solo CTS, qualora si usasse RTS-CTS il throughput scenderebbe
ancora collocandosi attorno ai 12 Mbps.
Se invece sono presenti solo dispositivi IEEE802.11g, i limiti raggiungibili
(108 42,9 54,8 Mbps) sono assolutamente comparabili con lo standard
utilizzabile in america IEEE802.11a.
Occorre notare peraltro che questa superiorità è anche il risultato dell'utilizzo
della nuova tecnologica di trasmissione OFDM (orthogonal frequency division
multiplexing) in sostituzione della precedente CCK(complementary code
keying), che è appunto una tecnologia comune ai due standard g ed a.
ALCUNE ANNOTAZIONI IMPORTANTI
Tuttavia i dati riportati in tabella, per tutti gli standard, sono il limite teorico
massimo: non appena entrano in gioco fattori limitanti (cammini multipli,
attenuazione,disturbi etc..) le performance possono calare anche in maniera
importante.
Appare anche subito evidente che un sistema wireless venga
profondamente influenzato dall'ambiente operativo nel quale debba operare,
ma esistono anche differenziazioni tecnologiche all'interno dello stesso
standard operativo.
®
Una di queste è per esempio rappresentata dall'integrato Atheros , chip
appositamente progettato per la tecnologia wireless, e che quindi implementa
al suo interno una serie di funzioni (quali ad esempio la modalità di
compressione e decompressione, la funzione di encript/decript e la tecnica
stessa di ottimizzazione dei pacchetti) tali da offrire una serie di vantaggi
complessivi assolutamente rilevanti.
GLI AMBIENTI OPERATIVI
Allo stato attuale della tecnologia i sistemi wireless sono comunque
consigliati per installazioni medio/piccole, con un basso numero di utenze
contemporanee, poiché altrimenti la riduzione della banda subirebbe un
ulteriore drastico decadimento.
Si possono ipotizzare alcune situazioni tipiche in ambiente SoHo:
· Campo Aperto: in genere c'è visibilità diretta tra l'AP ed i vari client.
· Open Office: alcuni client hanno visibilità diretta con l'AP, molti altri
invece hanno 2 o 3 pareti divisorie in mezzo.
· Ambiente tradizionale con strutture murarie: non c'è visibilità diretta tra
l'AP ed il client, in genere vi sono delle pareti divisorie.
A seconda dell'ambiente il range può cambiare drasticamente; in campo
aperto la copertura è generalmente molto ampia, negli ambienti interni le
prestazioni possono peggiorare rapidamente.
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IL CHIPSET ATHEROS®
Anche la componentistica utilizzata può comportare notevoli differenziazioni
delle prestazioni dell'intero sistema.
L'integrazione di un motore completamente hardware che permetta l'utilizzo
dei migliori algoritmi di sicurezza (WPA) senza alcuna perdita di performance è
®
una caratteristica di assoluto rilievo. È questo il caso del chip Atheros che è
stato appositamente sviluppato per la tecnologia proprietaria SuperG™, che
permette agli apparati un boost prestazionale senza precedenti, arrivando a
fornire risultati anche doppi rispetto ad apparati IEEE802.11g.
Vediamo come opera il SuperG™.
SUPERG
®
SuperG™ è un insieme di soluzioni proprietarie di Atheros che consentono
di ottenere prestazioni decisamente superiori allo standard IEEE802.11g.
Di seguito si elencano le tecnologie utilizzate per ottenere questo boost
prestazionale:
1) Packet Bursting
E' una tecnica particolare di trasmissione che mira ad incrementare il
throughput riducendo l'overhead tipico delle trasmissioni wireless. Ogni
trasmissione è separata dalla successiva da un periodo detto Distributed
Interframe Space (DIFS). Dopo questa trama tutti i dispositivi si contendono
l'accesso. Quando invece viene utilizzata la tecnica del Packet Bursting più
trasmissioni avvengono in sequenza.
2) Fast Frames (dynamic transmit optimisations)
Questa tecnica mira all'incremento del throughput aumentando il numero di
bit spediti per frame e diminuendo il tempo di frame stesso. Sia gli algoritmi per
la contesa che la struttura del frame stesso sono stati migliorati per ottenere un
aumento delle performance. In pratica in ogni frame 802.11 non viene messo
più un singolo pacchetto Ethernet da 1500 byte, ma la struttura del frame è il
risultato di una serie di elaborazioni tendenti ad ottimizzare la velocità di
trasmissione.
3) Data Compression
Nel chip è implementato un engine che utilizza un algoritmo di compressione
di tipo Lempel Ziv (analogo al Winzip). Qualsiasi tipo di trasmissione viene
prima compressa, poi trasmessa ed infine, dal ricevente, decompressa in
maniera del tutto trasparente all'utente. Chiaramente a seconda del tipo di dati
inviati il guadagno può essere limitato o decisamente importante.
4) Turbo Mode
Lo spettro offerto da più canali viene aggregato per raddoppiare il data rate.
La modalità Turbo integra la possibilità di tornare ad un uso tradizionale dei
canali per permettere a dispositivi IEEE802.11g di operare correttamente. Nella
modalità Turbo il solo canale utilizzato è il numero 6. La modalità AD-Hoc non è
s u p p o r t a t a
n e l l a
m o d a l i t à
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SUPERG
Si possono selezionare due modalità di funzionamento Turbo, in funziona
anche della tipologia di installazione, soprattutto per quanto riguarda la
presenza di altri apparati che non accettano la modalità SuperG™
Turbo Dinamico
Compatibile con dispositivi IEEE802.11g
La modalità turbo è attiva quando TUTTI I dispositivi nella rete la
supportano
· La modalità prevede di operare anche in modalità IEEE802.11g
per consentire a dispositivi tradizionali di entrare nel Network.
· E' sufficiente la presenza di un solo dispositivo non Turbo per
impedire all'intera rete di andare in modalità Turbo.
·
·
Turbo Statico
Non compatibile con dispositivi IEEE802.11g
·
La modalità turbo è sempre attiva ed ogni dispositivo deve essere
opportunamente configurato (attivata la modalità turbo)
·
IL TEST
Il test è stato effettuato in un ambiente SOHO la cui piantina è riportata in
figura.
La tipologia di muri presenti era di 2 categorie:
·
Muri perimetrali: di larghezza di 25 cm in mattone (di colore verde)
·
Muri interni: di larghezza di 12 cm in mattone (linea sottile nera)
Tutte le porte sono state chiuse.
Le apparecchiature utilizzare erano:
·
Router Chip Atheros (2312+2112) come postazione fissa nella stanza 1
· PCMCIA con Chip Chip Broadcom PCM4702 (Standard IEEE802.11g)
· PCMCIA con Chip Chip Atheros (2312+2112) (Modalità SuperG™attiva,
Driver V2.1.1.1 ed Utility V1.25.2)
Per la misurazione si è utilizzato il software Net Chariot™; il test utilizzato è una
modifica del benchmark filesndl.scr, dove le dimensioni del file da trasferire sono
state aumentate a 250.000 bytes.
Ogni test è stato ripetuto 3 volte, lasciando, prima di iniziare, il portatile fermo
per 1 minuto.
Tutti i benchmark sono stati eseguiti con trasferimento da WLAN verso LAN
con la modalità WEP con 128 bit attiva.
Il Router è in posizione fissa ad 1 metro da terra in mezzo al locale.
La scheda è stata posizionata ad 1 metro da terra e sempre nel mezzo del
locale.
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Pos 3
WIRELESS
Pos 5
Pos 6
Pos 2
PLANIMETRIA dei
LOCALI
Pos 1
Pos 4
IL TEST
Anche da una sommaria analisi emerge immediatamente la superiorità della
®
soluzione Atheros rispetto alla soluzione standard IEEE802.11g.
Posizione
Mbps
IEEE802.11g
1
2
3
4
5
6
21.04
N/D
16.09
14.03
N/D
8.09
WARRANTY
3 years
Warranty
SERVICE
Technical
Helpdesk
HEADQUARTERS & EUROPE:
Atlantis Land S.p.A.
via De Gasperi, 122
Mazzo di Rho - MI - Italy
[email protected]
[email protected]
ASIA:
Atlantis Land Technology L.t.D.
3rd. Floor, Jonsim Palace
228 Queen's Road East.
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INTERNATIONAL SALES:
Atlantis Land
International Sales Office
N°. 249 Hsining South Rd.
Taipei - Taiwan
[email protected]
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Mbps
IEEE802.11g
(SuperG)
41,40
38,70
33
32,00
28,00
21,50
Incremento Distanza Pareti Int/Est
(metri)
93%
128%
130%
140%
3
4
6
5
6
8
0/0
1/0
2/0
0/1
3/0
3/1
PRESTAZIONI
In modalità SuperG™ infatti il throughput risulta essere quasi il doppio della
soluzione IEEE802.11g. Anche nella posizione 6 (la più critica a causa della
presenza, tra Router e PCMCIA, di 4 pareti delle quali una esterna) il throughput
risulta essere comunque superiore al massimo ottenuto con la soluzione
standard (3 metri con visibilità diretta nello stesso locale).
COPERTURA
Facendo un'analisi del decadimento delle prestazioni con la distanza/ostacoli
emerge chiaramente la migliore copertura offerta dalla modalità SuperG™. Come
è possibile vedere dalla tabella, infatti il rapporto fra il throughput offerto dai 2
standard passa da un incrememento del 93% (in condizioni di visibilità ottica e
con distanza di circa 3 metri) sino ad un incremento del 140% (in condizioni di non
visibilità, presenza di diverse pareti divisorie di cui una esterna).
Si ringrazia ATHEROS per la documentazione fornita, da cui l’articolo ha tratto spunto, e liberamente
consultabile sul sito www.atheros.com