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. 

Niestety część z tych problemów dotyczy właśnie standardowych konfiguracji dostępnych z punktu widzenia kontroler, na które to ustawienia administratorzy systemów prawie w ogóle nie zwracają uwagi. 

Dzisiejsze rozważania będą dotyczyły parametru Guard Interval, który jest konfigurowalny w większości rozwiązań sieci bezprzewodowych w tym w wszystkich rozwiązaniach typu Enterprise. Czym jest Guard Interval? 

Zacznijmy od kwestii wielosciezkowosci. Jak wiemy z teorii propagacji fali elektromagnetycznej symbole w transmisji 802.11 mogą docierać miedzy nadajnikiem a odbiornikiem w roznych sposób. Standard 802.11n wprowadza nam jeszcze mozlisc jednoczensje transmiji symboli z roznych zestaów nadawczo-odbiorczych, co poteguje nam zjawisko „nakładania się symboli” w urządzeniu odbiorczym. Innymi slowy zagubiony czy tez spozniony symbol, który nie został jeszcze całkowicie przetworzony przez odbiornik interferuje nam z odbieranym wlasnie nowym symbolem wysłanym po określonym przez nadajnik czasie. No właśnie… „określonym czasie”.

Rys. 1 Graficzne przedstawienie prawidłowej transmisji symbolu 802.11 oraz sytuacji interferencji międzysymbolowej powstałej w przypadku ustawienia parametru Guard Interval na za niską wartość.

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 (ironia) 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, szczególnie dla działów marketingu – a to że ciężko znaleźć urządzenie końcowe wspierające 4 stream’y – o tym pisałem już tutaj.

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… typowe biuro. Bardzo duże zagęszczenie elementów aluminiowych, szklanych, podwieszane sufity, podłogi techniczne 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 ogolym skrocie zmiejsza nam się stosunek sygnalu do szumow, transmisja zostaje odebrana jako błedna i…. Nastepuje retransmisjia powodujaca spadek ogolnej przepustowości.

Jak to wygląda w praktyce?

Przykładowe testy w sordowisku producynym, czyli biuro w centrum Warszawy, interferncje od innych systemów 802.11 w 5Ghz – niskie, RSSI na pozimie od -57dBm do -54dBm:

  • 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 biurowym 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.

Short Guard Interval ARUBA
Rys. 2 – Domyślne ustawienie w Short Guard Interval (400ns) w urządzeniach Aruba – tryb kontrolera – Configration -> Wireless -> AP Configuration -> Default profile -> Virtual AP -> SSID -> HT SSID

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

Short Guard Interval Alcatel Lucent Enterprise
Rys. 2 – Domyślne ustawienie w Short Guard Interval (400ns) w urządzeniach Alcatel Lucent Enterprise – tryb Enterprise – kontroler OmniVista. WLAN Menu -> RF -> RF Profile -> Default profile

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

pl_PLPolish