Short Guard Interval – kiedy gorzej znaczy lepiej

Jak często spotykamy się z źle skonfigurowanymi sieciami bezprzewodowymi? Niestety złe konfiguracje użytkowników lub powierzenie konfiguracji standardowym algorytmom kontrolera sieci bezprzewodowej, w tym parametr Short Guard Interval, to pierwszy i obok ogólnych interferencji innych systemie 802.11, główny problem sieci bezprzewodowych. 

Dzisiejsze rozważania będą dotyczyły parametru Guard Interval, który jest konfigurowalny w większości rozwiązaniach typu Enterprise. Czym jest Guard Interval? 

Zacznijmy od kwestii wielościeżkowości. Jak wiemy z teorii propagacji fali elektromagnetycznej symbole w transmisji 802.11 mogą docierać miedzy nadajnikiem a odbiornikiem w różnymi drogami. Standard 802.11n wprowadza nam jeszcze możliwość jednoczesnej transmisji symboli z różnych zestawów nadawczo-odbiorczych, co potęguje nam zjawisko „nakładania się symboli” w urządzeniu odbiorczym. Innymi słowy zagubiony czy tez spóźniony symbol, który nie został jeszcze całkowicie przetworzony przez odbiornik interferuje nam z odbieranym właśnie nowym symbolem wysłanym po określonym przez nadajnik czasie. No właśnie… „określonym czasie”.

Standardy transmisji sieci bezprzewodowych 802.11a/b/g używają wartości Guard Interval (GI) wynoszącej 800 nanosekund. Czyli symbol transmitowany jest przez 3.2 mikrosekundy i następnie 0.8 mikrosekundy następuje okres oczekiwana dając sumaryczną wartość transmisji symbolu 4 mikrosekundy.

Standard 802.11n wprowadza możliwość korzystania z GI na poziomie 400 nanosekund (0.4 mikrosekundy) przy założeniu, że miedzy nadajnikiem a odbiornikiem nie występują duże różnice ścieżek.  Skraca nam to czas trwania transmisji symbolu z 4 do 3.6 mikrosekundy, co bardzo chętnie wykorzystują producenci sprzętu (a bardziej działy marketingu), bo krótszy czas transmisji symbolu przekłada się wprost proporcjonalnie na zwiększenie teoretycznej przepustowości radiowej transmisji, czym można się pochwalić w Data Sheetach czy materiałach marketingowych. Dla 20Mhz kanału i transmisji w zestawie jeden nadajnik – jeden odbiornik osiągamy 65 Mbps przy GI = 800ns w porównaniu do 72.2 Mbps przy GI = 400ns. Jeszcze lepiej wygląda sytuacja kiedy porównamy transmisje przy tak często spotykanych zestawach 4 nadajniki i  4 odbiorniki i wykorzystaniu kanału o szerokości 40Mhz – 540 Mbps przy GI = 800ns w porównaniu do 600 Mbps przy GI = 400ns. Różnica jest znacząca prawda?

OK – tyle teorii, ale dlaczego w praktyce używanie w teorii bardziej wydajnego systemu, oferującego większa teoretyczna przepływność radiową, czyli użycie 400 nanosekundowego Guard Interval jest nie do końca właściwe i może nam przysporzyć więcej problemów niż korzyści? No i tutaj cofamy się do czasów studiów i dla tych, który cokolwiek mieli wspólnego z radiotelekomunikacją, przypomną się zjawiska falowe. Każda fala może ulegać zjawiskom dyfrakcji, odbicia oraz załamania i nie chcąc się rozpisywać o każdym z tych zjawisk można powiedzieć jedno: Im bardziej skomplikowane środowisko propagacyjne tym więcej zjawisk falowych będzie występować, powodując różne czasy docierania symboli w transmisji sieci bezprzewodowych miedzy nadajnikiem a odbiornikiem. A nie ma bardziej skomplikowanego środowiska propagacyjnego dla sieci bezprzewodowych niż… typowa logistyka. Bardzo duże zagęszczenie elementów metalowych, aluminiowych, szklanych, regały, wózki widłowe oraz stosukowo duże odległości miedzy AP a urządzeniem końcowym, to wszystko powoduje ze w systemach 802.11n/ac, czyli na dzień dzisiejszy 80% systemów, następuje zjawisko wielotorowości docierania pakietów w rożnym czasie, który będzie przeważnie przekraczał 400 nanosekund czyli będzie aktywny po ustawieniu tzw. Short Guard Interval. Co się dzieje w momencie „nachodzenia symboli” na siebie podczas transmisji? W ogólnym skrócie zmniejsza nam się stosunek sygnału do szumów, transmisja zostaje odebrana jako błędna i…. Następuje retransmisja powodująca spadek ogólny przepustowości.

Jak to wygląda w praktyce?

Przykładowe testy w środowisku produkcyjnym, czyli logistyka interferencje od innych systemów 802.11 w 5Ghz – niskie, RSSI na poziomie od -62dBm do -64dBm:

• Standard 802.11ac MCS index 8 przy 80 MHz szerokości kanału i 1 stream’ie powinien osiągać teoretyczne przepustowości:
  • 351 Mbps – Guard Interval ustawionym na 800ns
  • 390 Mbps – Guard Interval ustawionym na 400ns

Oczywiście musimy odjąć od tego narzuty na kodowanie – i zostaje nam przy MCS index 8:

• 263 Mbps – Guard Interval ustawionym na 800ns
• 293 Mbps – Guard Interval ustawionym na 400ns

Natomiast wielkokrotne pomiary (w celu uśrednienia wartości) wykonanie iPerf3 wykazują następujące przepływności:

• 220 Mbps – Guard Interval ustawionym na 800ns
• 112 Mbps – Guard Interval ustawionym na 400ns

Czyli w typowym środowisku logistycznym przy większych odległościach miedzy AP a urządzeniem końcowym, ustawienie Guard Interval na wartości 800ns jest dla nas korzystniejsze niż skonfigurowanie tzw. Short Guard Interval (400ns), który to parametr tylko w teorii pozwala nam na osiągniecie wyższej przepustowości teoretycznej. Warto sprawdzić ustawienie swoje kontrolera sieci bezprzewodowej, ponieważ niektórzy producenci sprzętu, w tym rozwiązań typu Enterprise, ustawiają wartości domyślne na 400ns często nazywając to Short Guard Interval i opisując to jako korzystne ustawienie zwiększające przepustowość rozwiązania sieci bezprzewodowej.

Gdzie szukać ustawienia Guard Interval w konfiguracji kontrolera sieci bezprzewodowej? W związku z tym, że jest to ustawienie globalne dla Access Pointa lub grupy Access Pointow, konfiguracji Guard Interval szukamy, w zależności od producenta, przeważnie w profilu konfiguracji AP lub konfiguracji RF.

Przykłady domyślnych konfiguracji urządzeń:

Aruba – kontroler 7004-RW i domyślny domyślny profil SSID.

Alcatel Lucent Enterprise – kontroler OmniVista i domyślny profil RF ktory aplikowany jest domyślnie na wszystkie Access Pointy podłączone do kontrolera.

Kontakt

Opisane problemy brzmią znajomo? Skontaktuj się z nami w celu rozmowy na temat rozwiązania Twoich problemów sieci bezprzewodowej.