Kanalfö rdelning av tra dlö sa na t

Kanalfö rdelning av tra dlö sa na t Tack för ditt intresse i mitt examensarbete! Arbetet är skrivet för att vara givande för både företag och privatpersoner. Vidarebefordra den gärna till personer du tror har nytta av den. Jag kan kontaktas på: Mvh, //Johannes Namn: Johannes Lock Kurs: Examensarbete 20 yhp Handledare: Mathias Carlsson Utbildning: Certifierad Systemspecialist/Nätverkstekniker, Teknikhögskolan Ort och datum: Göteborg den 23 maj 2012

Sammanfattning Trådlösa nätverk har sedan länge varit ett önskat system för både företag och hemmanvändare. De flesta av oss har nu hanterat trådlösa nätverk under längre tid och har därför lärt oss en del grundläggande kunskaper om radiokommunikation. Många av oss känner nog till att vi inte ska ligga på närliggande upptagna kanaler, vilket kan försämra prestandan. Eftersom det inte finns många kanaler som inte överlappar har en populär kanalfördelning tagit form sedan början av trådlösa nät, kanalfördelningen 1,6,11. På senare tid har protokollen för nätverken förändrats lite vilket har påverkat kanalbandbredden hos det flesta nätverk. Detta öppnar för möjligheten till en tätare kanalfördelning vilket skulle kunna minska problemen orsakade av bristen på kanaler som inte överlappar. Med fler kanaler som inte överlappar kan vi täcka en stor yta bättre, eller minska problemen hos t.ex. lägenheter som har många nätverk i ett litet område. Målet med arbetet är att först presentera prestandaförsämringar som uppstår vid olika grader av kanaöverlappning. Därefter undersöka ifall en tätare kanalindelning (1,5,9,13) kan användas utan prestandaförsämringar. Arbetet kommer även att presentera spektrala skillnader mellan de trådlösa protokollen 802.11b/g/n. Den huvudsakliga teorin är baserad på bandbreddsskillnaderna mellan 802.11b och 802.11g. Den äldre standarden använder en bandbredd på 22MHz men den nya är lite smalare med 20MHz. Den lite smalare bandbredden gör att man kan fördela om kanalerna som inte borde överlappa från det gamla 1,6,11 till 1,5,9,13. För att undersöka prestandan vid olika kanalkonfigurationer ställs en labbmiljö upp. Labbmiljön består av fyra accesspunkter, fyra klienter samt en server. Med en viss kanalkonfiguration börjar klienterna ladda ned en testfil från servern. Under nedladdningen kör en Microsoft Performance Counter på varje klient som loggar trafikflödet. Loggarna kan därefter sammanställas i en graf för att visa prestandan för varje klient. En spektrumanalysator kommer att användas under testerna för att visa 2.4GHz-spektrumet där eventuell kanalöverlappning bör synas. I det första testet används två accesspunkter och två klienter (med en klient på varje accesspunkt). Accesspunkterna börjar med att använda sig av kanal 1,7. Klienterna börjar ladda ned testfilen och varje minut flyttas en accesspunkt en kanal närmare accesspunkten på kanal 1. Resultatet från detta test visar att prestandan är konstant (vid förväntad maximal) till och med kanalfördelning 1,5. Vid kanalfördelning 1,4 och tätare halveras den sammanlagda prestandan. Eftersom det första testet visade att kanal 1,5 gick att använda utan överlappning eller prestandaförsämringar föreslår det att kanalfördelningen 1,5,9,13 kan fungera bra. I detta test fördelas accesspunkterna på kanalerna 1,5,9,13 och varje klient börjar ladda ned testfilen via sin egna accesspunkt. Resultatet visade inga prestandaförsämringar. Spektrumanalysatorn förstärkte detta resultat genom att visa att ingen överlappning skedde mellan accesspunkterna. Rekommendationerna från resultaten blir att undvika så långt som möjligt att partiellt/helt överlappa med andra accesspunkter, samt att börja flytta till kanalfördelning 1,5,9,13 istället för det föråldrade 1,6,11. 2

Innehållsförteckning Sammanfattning... 2 Innehållsförteckning... 3 1. Inledning... 5 1.1 Bakgrund... 5 1.2 Syfte och mål... 5 1.3 Problemformulering... 5 1.4 Avgränsningar... 6 1.5 Metod... 6 2. Teori... 8 2.1 Modulations- och bandbreddsskillnader... 8 2.2 Kanaler och överlappning... 8 2.3 Placeringsmöjligheter... 9 2.4 Testmiljö... 10 2.4.1 Trådlös nätverksutrustning... 10 2.4.2 PC utrustning... 10 2.4.3 Fysisk placering... 11 2.4.4 Nätverkstopologi... 12 2.4.5 Testfilen... 12 2.4.6 Accesspunktskonfiguration... 12 2.4.7 Verifikation av testmiljö... 12 2.5 Tester... 13 2.5.1 Prestanda av testmiljön... 13 2.5.2 Kanalöverlappande... 13 2.5.3 Tätare kanalindelning... 13 2.5.4 Spektral jämförelse... 13 2.6 Förväntad prestanda... 13 3. Empiri/iakttagelser... 14 3.1 Prestandan av testmiljön... 14 3.2 Prestanda vid olika grader av kanalöverlappning... 15 3.3 Prestanda vid tätare kanalindelning... 16 3.4 Spektral jämförelse... 16 4. Slutsatser... 17 4.1 Analys av resultat... 17 3

4.1.2 Analys av prestanda vid olika grader av kanalöverlappning... 17 4.1.3 Analys av prestanda vid tätare kanalindelning... 17 4.1.4 Analys av spektral jämförelse... 17 4.2 Rekommendationer... 18 Källförteckning... 19 4

1. Inledning Trådlösa nätverk är idag ett nödvändigt system för företag och många hemmaanvändare. Tjänsterna vi vill kunna nyttja via lokala nätverk eller Internet blir fler samt de kräver mer bandbredd än tidigare. De trådlösa nätverken blir tätare och får fler klienter anslutna till sig. Alla dessa täta och högt belastade nätverk har ett gemensamt problem; alla delar på samma eter. 1.1 Bakgrund Från begynnelsen av trådlösa nätverk har en best practice blivit väl känd, att man ska fördela sina accesspunkter på olika kanaler 1. Detta har krånglats till lite grann då det inte räcker att ligga en kanal bort man måste välja kanaler som inte överlappar med varandra. Detta ska minimera risken att trafik krockar med annan trafik, vilket annars sägs skapa störningar 2. Den vanliga kanalfördelning lyder 1,6,11 och är baserad bandbredden hos 802.11b på frekvenser tillåtna för trådlösa nätverk i USA (av FCC) 3. På senare tid är 802.11b ersatt av 802.11g/n som använder en annan bandbredd 4 och i Europa tillåts fler kanaler än i USA. Detta öppnar för möjligheten till en ny kanalfördelning som ger en ytterligare ej överlappande kanal. Att kunna använda fyra kanaler som inte överlappar istället för tre skulle kunna optimera kanalfördelningen hos många trådlösa nät, t.ex. enligt följande scenarios: Täcka en större/befintlig yta med mindre överlappning Att komma överens med andras (företag/privatpersoner) närliggande accesspunkter för att fördela sina respektive accesspunkter på kanaler som inte överlappar Att kunna ha fler accesspunkter inom samma yta med mindre kanalöverlappning (t.ex. för ett dedikerat gästnät eller en skolmiljös elev/lärare-nät) Prestandan hos kanalöverlappande accesspunkter brukar inte beskrivas tillsammans med förslagen om att använda kanalindelningen 1,6,11. Därför kommer prestandaproblemen hos överlappande accesspunkter testas för att ytterligare motivera behovet till en extra kanal som inte överlappar andra. 1.2 Syfte och mål Målet med arbetet är att: Presentera prestandaskillnader vid olika grader av överlappande kanaler. Undersöka ifall tätare kanalindelning kan vara lämpligt att använda. Presentera spektrala skillnader hos de tre vanligaste trådlösa standarderna. Syftet är att ifrån dessa mål presentera grafer som visar datahastigheter av en viss nätverkskonfiguration och att ifrån vissa av dessa grafer dra slutsatser om det kan användas som ett lämpligt sätt att förbättra kanalfördelningen på. Spektralanalys kommer att användas för att se när kanalöverlappning sker och för att visa hur de olika trådlösa standarderna ser ut. 1.3 Problemformulering Med dessa undersökningar kommer prestandan av olika kanalkonfigurationer hos trådlösa nätverk mätas och analyseras. undersökningarna kommer både visa/förklara olika resultat samt försöka ge 1 Cisco LAN Switching and Wireless CCNA Exploration Companion Guide, sida 393 2 Cisco LAN Switching and Wireless CCNA Exploration Companion Guide, sida 429 3 Cisco LAN Switching and Wireless CCNA Exploration Companion Guide, sida 393, 392, 386 4 Cisco 802.11n: The Next Generation of Wireless Performance, sida 11 5

generella råd till företag såsom hemmanvändare om hur deras trådlösa nätverk skulle kunna optimeras. Resultaten baseras på att försöka svara på följande frågeställningar: Hur påverkas prestandan av trådlösa nätverk vid olika grader av kanalöverlappning? Går det att använda en tätare kanalindelning utan avsevärda prestandaförsämringar? Hur skiljer sig de tre vanliga trådlösa standarderna på en spektral nivå? 1.4 Avgränsningar Undersökningarna kring prestandaskillnader och optimeringsmöjligheter behandlar endast olika kanalindelningar hos högt belastade närliggande trådlösa nätverk. Det borde finnas ytterligare sätt man skulle kunna optimera sitt nätverk på, fast då är det antagligen mer specifika på system eller omständigheter. Undersökningarna appliceras enbart på 2.4GHz-bandet på kanalerna 1-13. Kanal 12,13 är inte tillåtna i USA 5 vilket kan medföra att eventuella förslag på kanalfördelningar är otillåtna där. Kanal 14 är inte tillåtet i Europa och kommer därför inte ses som en möjlighet och därför inte heller användas. 5GHz-bandet är ett utmärkt alternativ till 2.4GHz, fast kommer inte att behandlas då de flesta företagsnätverk antagligen använder 5GHz som ett komplement till 2.4GHz (och måste därför även kunna hantera 2.4GHz). Därav kommer 802.11a och 802.11n på 5GHz inte att behandlas. Undersökningarna kommer enbart att titta på standarderna 802.11b/g/n i dess rena form (ingen mixed mode). 802.11n kommer enbart att användas med 20MHz och inte 40MHz kanalbandbredd för att rättvist kunna jämföras med 802.11b/g. Det kan vara lämpligt att använda andra kanalbandbredder för 802.11n, fast då det går ifrån liknelser hos tidigare standarder så kommer det inte att behandlas. De huvudsakliga testerna kommer att använda 802.11g till följd av dess mogenhet och enkelhet jämfört med 802.11n. Eftersom testerna inte görs på 802.11n kommer eventuella förslag för den standarden bara vara tankar/teorier och inte direkt testade. Inga tester för förbättringsförslag kommer göras på 802.11b på grund av dess ålder. Vissa behov kommer motiveras genom att visa olika fysiska placeringsmöjligheter. Undersökningarna kommer dock inte att testa olika placeringsmöjligheter eller lägga särskild vikt kring det. Olika modulationsmetoder för de olika standarderna kommer nämnas och visas, men inte studeras då det är för invecklat och därför utanför gränserna för detta dokument. Andra radiotekniska tekniker/fenomen kommer kanske nämnas och eventuellt förklaras lätt, men kommer inte heller studeras. För att dokumentet inte ska behöva förklara generella principer kring trådlösa nät förutsätts det att läsaren är kunnig inom principerna om trådlösa nät. 1.5 Metod Avsikten är att beskriva de skillnader i prestanda som uppstår vid olika kanalkonfigurationer av trådlösa nätverk. För att lättare beskriva eventuella skillnader i resultat hos specifika kanalkonfigurationer och protokoll kommer en spektrumanalysator användas. Resultaten ska framställas genom kvalitativa observationer hos en labbmiljö uppsatt för specifika tester. Labbmiljön består av följande system/verktyg: En server som delar ut en stor testfil via IIS (Internet Information Services, en webbserver) Sex accesspunkter Fyra klienter med trådlösa nätverkskort 5 Cisco Wireless ISR and HWIC Access Point Configuration Guide Appendix A, tabell A-1 6

En Microsoft Performance Counter som loggar summan av inkommande/utgående data på det trådlösa nätverkskortet under varje sekund (överföringsräknare) En spektrumanalysator för 2.4GHz-bandet Testerna utförs genom att: Labbmiljön konfigureras enligt testet Överföringsräknaren och spektrumanalysatorn startas Klienterna hämtar testfilen på servern under en ungefärlig tid Labbmiljön konfigureras eventuell om under tiden klienterna laddar ned testfilen Resultaten från överföningsräknaren och spektrumanalysatorn hämtas och sparas Resultaten från överföringsräknaren presenteras som en graf, med axlarna datahastighet och tid. Spektrumanalysatorns resultat kan presenteras på två sätt beroende på om det är ett statiskt tillstånd eller dynamisk förändring som ska visas. 7

MHz 2. Teori 2.1 Modulations- och bandbreddsskillnader De grundläggande modulations- och bandbreddsskillnader mellan de tre valda trådlösa protokoll visas med Tabell 1. 802.11b 802.11g 802.11n Modulation 6 DSSS OFDM (och DSSS vid mixed OFDM mode) Bandbredd 7 22 MHz 20 MHz 8 20MHz (40MHz) Tabell 1 - Modulations- och bandbreddsskillnader Det som är intressant är övergången från 22 MHz bandbredd till 20 MHz. Detta innebär att 802.11g tar upp en mindre del av 2.4GHz-bandet, och att man därför kanske kan få in fler trådlösa nätverk utan att de påverkar varandra. 2.2 Kanaler och överlappning Det finns 14 kanaler som kan användas för trådlösa nätverk. Dessa kanaler definieras av en centrumfrekvens med 5 MHz 9 mellan varje kanalcentrum (förutom kanal 14 som har kanalcentrum 12 MHz ifrån kanal 13 10 ). När kommunikation sker på en kanal används en bandbredd (frekvensområde) både ovanför och under kanalcentrumet. Beroende på bandbredden på kommunikationen kan en eller flera närliggande kanaler också vara upptagna av kommunikationen. Detta kallas kanalöverlappning och visas med Figur 1. 2499 Kanalöverlappning vid 22 MHz bandbredd 14 2474.5 2450 2425.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2401 Kanal 11 Figur 1 - Kanalöverlappning vid 22 MHz bandbredd 6 Cisco LAN Switching and Wireless CCNA Exploration Companion Guide, sida 385 7 Cisco LAN Switching and Wireless CCNA Exploration Companion Guide, sida 385 8 Cisco 802.11n: The Next Generation of Wireless Performance, sida 11 9 Cisco LAN Switching and Wireless CCNA Exploration Companion Guide, sida 392 10 Cisco Wireless ISR and HWIC Access Point Configuration Guide Appendix A, tabell A-1 11 Cisco Wireless ISR and HWIC Access Point Configuration Guide Appendix A, tabell A-1 8

MHz Figur 1 visar kanalöverlappningen vid användning av 22 MHz bandbredd (bandbredden för 802.11b). De horisontella linjerna skiljer de första kanalerna som inte överlappar varandra, själva kanalerna är markerade i blått. Detta visar att de första kanalerna som inte överlappar är 1,6,11 vid 22 MHz bandbredd. Vid omritning av figuren fast då med 20 MHz bandbredd förändras resultatet aningen: Kanalöverlappning vid 20 MHz bandbredd 2482 14 2462 2442 2422 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2402 Kanal Figur 2 - Kanalöverlappning vid 20 MHz bandbredd Figur 2 visar att med 20 MHz bandbredd blir kanalöverlappningen annorlunda och det går nu att få fyra kanaler som inte överlappar varandra. Kanalerna 1,5,9,13 ligger nära varandra, men överlappar inte. Eftersom 802.11g/n använder 20 MHz bandbredd så borde denna kanalfördelning gå att använda utan att närliggande accesspunkter påverkar varandra. 2.3 Placeringsmöjligheter Att ha möjligheten till fyra kanaler som inte överlappar istället för tre skulle kunna påverka hur större ytor täcks med accesspunkter. Vi kan förenkla en karta över accesspunkter och deras täckningsområde till att bestå av hexagoner. Accesspunkternas sändningsområde är förstås inte binär, så de kan (beroende på tätheten) sträcka sig in till en annan accesspunkts täckningsområde (på samma kanal) och då orsaka störningar (alternativt att det finns områden utan täckning vid gles placering). Figur 3 visar avstånden som bildas mellan två täckningsområden på samma kanal. 9

Kanalfördelning 1,5,9,13 Kanalfördelning 1,6,11 13 1 9 5 6 6 5 =1.7 a 1 9 1 11 1 13 6 Figur 3 - Approximativ täckningskarta av hexagoner med närliggande täckningsområden på samma kanal markerat Höjden av en hexagon är (källa 12 ) detta innebär att avståndet mellan accesspunkter på samma kanal kan ökas med 73 % vid användning av fyra kanaler som inte överlappar istället för tre. Eftersom signaleffekten avtar med avståndet i kvadrat 13 så kan en avståndsökning på 73 % avsevärt minska styrkan på signalerna som sträcker sig in på en närliggande accesspunkt med samma kanal. 2.4 Testmiljö En testmiljö skapas för att med enkla laborationer mäta prestandan vid en viss konfiguration, för att sedan jämföras med en känd maximalprestanda. Testmiljön förändras för vissa tester, men har ett ursprungsläge som är huvudsakligen skapad för kanalfördelningstestet 1,5,9,13 där varje klient ansluter till sin egen accesspunkt. 2.4.1 Trådlös nätverksutrustning Fyra stycken Linksys WRT54GL med hårdvaruversion 1.1 och DD-WRT v24 build 13064 micro används som accesspunkter. Klientdatorer har blandade typer (PCI, PCIe, USB, PCMCIA) och leverantörer av trådlösa nätverkskort. All utrustning är kompatibel med minst 802.11g. Spektrumanalysatorn Ubiquiti Airview2-EXT används för analys av 2.4-2.485GHz spektrum. För testen där spektrumet för de olika standarderna jämförs används ytterligare utrustning, en Linksys E4200 (för 802.11n) och en D-Link di714p+ (endast 802.11b). 2.4.2 PC utrustning En server med Windows Server 2008 R2 används som filserver med IIS rollen. Klienter använder Windows 7 med SP1 med drivrutin till det trådlösa nätverkskortet hämtad direkt ifrån Windows Update. En Microsoft Performance Counter är skapad på varje klient. Räknaren loggar totala inkommande/utgående bytes på det trådlösa nätverkskortet under varje sekund. Loggfilerna samlas sedan ihop och sammanställas i en synkroniserad graf. 12 Hexagon -- from Wolfram MathWorld 13 Cisco 802.11 Wireless LAN Fundamentals, sida 195 10

2.4.3 Fysisk placering Testerna utförs i en hemmamiljö där inget annat sänds på 2.4Ghz-bandet. Andra trådlösa nätverk syns ibland hos klienterna, fast då med mycket låg signalstyrka. Spektrumanalysatorn känner knappt av dessa nätverk. Eventuella störningar från dessa nät antas vara försumbara. Den fysiska placeringen är inte avsevärt viktigt, men har planerats till att ha följande egenskaper: Kanalplacering 5,13,1,9 för att en accesspunkts närliggande accesspunkter inte ska ligga på en grannande kanal (i ett försök att motverka radio desensitization 14 vilket skulle kunna påverka resultatet på grund av accesspunkteras täta placering). Att inte ha ett överdrivet litet (någon meter) avstånd mellan accesspunkt till klient och accesspunkt till accesspunkt. Att alla accesspunkter/klienter är inom räckvidd av varandra. 9m Klient AP kanal 13 Klient AP kanal 9 7m AP kanal 5 Klient AP kanal 1 Klient Fysiskt utrymme Association Spektrumanalysator Figur 4 Approximativ fysiska placering 14 eengineer -- Radio Frequency Interference (RFI) 11

2.4.4 Nätverkstopologi Nätverkstopologin har designats för att ha följande egenskaper: Dedikerad bandbredd till accesspunkter. RDP-styrning av klienter går inte via det trådlösa nätverket (två olika subnät i samma nätverk). AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 Gigabit Switch Server 100 Mbit Switch Klient 1 Klient 2 Klient 3 Klient 4 gigabit 100mbit Figur 5 Nätverkstopologi 2.4.5 Testfilen För att utföra rena bandbreddstester går klienterna in på en webbsida på servern, där klienterna kan ladda ned en 20GB fil innehållende slumpmässig data. Under nerladdningsprocessen kör överföringsräknaren i bakgrunden och antecknar överföringsmängden. 2.4.6 Accesspunktskonfiguration WRT54GL-accesspunkterna har några förändringar från den förinställda DD-WRT konfigurationen: Konfigurerade som switchar/accesspunkter, och inte bredbandsdelare (ingen NAT, DHCP, DNS). Konfigurerade att enbart använda 802.11g med endast WPA2. Sändeffekten är minskad från 71mW till 40mW (för att minska risken eller påverkan av radio desensitization). E4200-accesspunkten konfigureras också som switch/accesspunkt med enbart 802.11n på WPA2 hos 20MHz bandbredd. Accesspunkten di714p+ konfigureras också som switch/accesspunkt för 802.11b med WEP-kryptering. 2.4.7 Verifikation av testmiljö Många av testerna kommer att visa när prestandan av det trådlösa nätverket börjar försämras. För att säkerställa resultaten är korrekta måste testmiljön kunna prestera den förväntade maximala överföringshastigheten för det trådlösa protokoll som används. Om testmiljön inte presterar den förväntade hastigheten kan det påverka sändningarna och därför visa felaktiga resultat. Flaskhalsen 12

hos överföringarna skall alltså vara den trådlösa standarden som används. Mätningar kommer göras för att säkerställa testmiljöns prestanda. 2.5 Tester Fyra tester utförs för att generera resultat som visar hur prestandan och/eller spektrumet ser ut vid viss konfiguration. 2.5.1 Prestanda av testmiljön För att säkerställa att accesspunkterna och klienterna överför data vid omkring den maximala hastigheten för 802.11g utförs ett test där varje klient ensamt hämtar testfilen under ca 30 sekunder. Under denna tid antecknar överföringsräknaren hastigheten. Resultaten jämförs med den förväntade maximala överföringshastigheten enligt 3:e parter. Om resultaten ligger inom det förväntade kan det då användas som maximalvärde/förväntat resultat för övriga tester. 2.5.2 Kanalöverlappande I detta test används två klienter och två accesspunkter. Varje klient är ansluten till var sin accesspunkt och kanalfördelningen börjar med 1,7. Båda klienter börjar ladda ned testfilen, varje minut flyttas en accesspunkt en kanal närmare accesspunkten på kanal 1. Resultaten visar överföringshastigheten i förhållande till nivån av kanalöverlappning. Spektrumanalysatorn kan grafiskt visa när kanalöverlappning sker och hur spektrumet ser ut med två accesspunkter på närliggande kanaler, utan kanalöverlappning (det effektiva tomrummet mellan kanalerna). 2.5.3 Tätare kanalindelning Om resultatet från kanalöverlappandetestet visar att det går att använda kanal 1,5 utan anmärkningsbara prestandaförluster så kan det antyda att den tätare kanalindelningen 1,5,9,13 kan prestera. Testet är enkelt, baserat på testmiljön i dess ursprungliga tillstånd och visar tveklöst ifall kanalindelningen är användbar utan prestandaförsämringar. Varje klient ansluter till var sin accesspunkt och alla klienter laddar ned testfilen samtidigt. Om överföringshastigheten för varje klient ligger omkring dess tidigare testprestanda så kan kanalindelningen 1,5,9,13 anses som presterande. Spektrumanalysatorn kommer användas för att visa det effektiva tomrummet mellan kanalerna. 2.5.4 Spektral jämförelse I detta test används tre accesspunkter, en WRT54GL och de två andra extra accesspunkterna. Accesspunkterna placeras ut på kanalerna 1,6,11 och en klient ansluter till vardera (där klienten till E4200 accesspunkten har ett 802.11n-nätverkskort). Klienterna laddar ned testfilerna under någon minut och under tiden samlar spektrumanalysatorn in data. Resultaten visar grafiskt skillnaden mellan de tre standarderna. 2.6 Förväntad prestanda Enligt white paper från Broadcom så är 22-24Mbit/s 15 (2.75MB/s 3MB/s) en typisk överföringshastighet (throughput) av 802.11g vid användning av TCP. Praktiskta studier utförda av Cisco och Intel i en kontorsmiljö uppnådde en hastighet av 21Mbit/s 16 (2.625MB/s). Förväntad maximalprestanda ses därför som 21-24Mbit/s. 15 Broadcom IEEE 802.11g The New Mainstream Wireless LAN Standard, sida 6 16 Cisco and Intel: Collaborative 802.11n Leadership and Testing, sida 5 figur 4 13

Mbit/s 3. Empiri/iakttagelser 3.1 Prestandan av testmiljön Klient 1 Klient 2 Klient 3 Klient 4 30 25 20 15 10 5 0 Figur 6 - Enskilda överföringshastigheter för varje klient Figur 6 visar att varje klient uppnår en överföringshastighet mellan 22-24Mbit/s. Detta ligger inom den förväntade överföringshastigheten för 802.11g och miljön kan därför anses som presterande. Detta resultat kan därför användas som en förväntad maximalhastighet. 14

Mbit/s 3.2 Prestanda vid olika grader av kanalöverlappning Klient 3 Klient 4 Medelvärdessumma 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Tid och kanalfördelning Figur 7 - Prestanda vid olika grader av kanalöverlappning Figur 7 visar att prestandan ligger vid tidigare maximalprestanda fram till och med kanalfördelning 1,5. Vid kanalfördelning 1,4 och tätare försämras prestandan. Medelvärdet av summan hos Klient 3 och 4 visar att när kanalöverlappningen sker halveras den totala prestandan. Kanal 1,7 Kanal 1,6 Kanal 1,5 Kanal 1,4 Kanal 1,3 Kanal 1,2 Kanal 1,1 Figur 8 - Spektralanalys av kanalöverlappningen Figur 8 visar att det finns ett tomrum mellan kanalerna fram till och med 1,5. Vid användning av kanalerna 1,4 och tätare börjar överlappningen att ske. 15

Mbit/s 3.3 Prestanda vid tätare kanalindelning 25 Klient 1 Klient 2 Klient 3 Kleint 4 20 15 10 5 0 Figur 9 - Prestanda vid kanalindelningen 1,5,9,13 Figur 9 visar inga uppenbara försämringar från den förväntade maximalprestandan vid användning av kanalfördelning 1,5,9,13. Figur 10 - Spektralanalys av kanalfördelningen 1,5,9,13 Figur 10 visar att det finns ett tomrum på ca 1.5MHz mellan accesspunkterna. 3.4 Spektral jämförelse 802.11g 802.11b 802.11n Figur 11 - Spektral jämförelse av 802.11b/g/n Figur 11 visar utseendet för de trådlösa standarderna 802.11b/g/n. 16

4. Slutsatser 4.1 Analys av resultat Prestandagraferna i kombination med spektrumanalysatorn har givit lättolkade resultat som har korrelerat med varandra och därför stärker varandras trovärdighet. 4.1.2 Analys av prestanda vid olika grader av kanalöverlappning Figur 7 visar att prestandan ligger vid förväntad maximalprestanda tills det att kanal 1,4 används. Vid användning av kanal 1,4 och tätare försämras prestandan avsevärt. Den sammanlagda prestandan ser då ut att halveras. Intressanta slutsatser kan dras från dessa resultat: Prestandan halveras som om klienterna satt på samma nätverk och bråkade om den tillgängliga bandbredden. Prestandan försämras lika mycket oavsett om det är partiell eller total kanalöverlappning. (Det är alltså lika dåligt att överlappa lite, som att vara på samma kanal.) Klienterna delar inte nödvändigtvis rättvist på den halverade prestandan, en klient kan själv ta upp nästan hela bandbredden. Resultatet visar också att kanal 1,5 kan användas utan uppenbara prestandaförsämringar. Spektrumanalysatorn visar ett litet tomrum mellan kanalerna vilket visar att kanalerna inte överlappar och därför stärker förväntan om att prestandan inte heller ska försämras. Trovärdigheten för dessa slutsatser kan anses vara högt just eftersom prestandan försämras i samma ögonblick som spektrumanalysatorn visar kanalöverlappning, d.v.s. båda mätningar korrelerar med varandra på förväntat sätt. Från dessa slutsatser kan vi se att kanal 1,5 inte överlappar varandra och att partiell/total kanalöverlappning kan vara ett stort problem som ger stora prestandaförsämringar. 4.1.3 Analys av prestanda vid tätare kanalindelning Figur 9 visar att prestandan ligger vid den förväntade maximalprestandan för alla fyra klienter vid användning av den tätare kanalindelningen. Spektrumanalysatorn bekräftar att det finns ett tomrum mellan accesspunkterna som stärker förväntan om att de inte borde störa ut varandra vilket annars borde försämra prestandan. Hade överlappning eller andra störningar skett mellan nätverken hade vi sett uppenbara prestandaförsämringar som vid användning av kanalfördelningen 1,4 enligt överlappningstesterna samt att spektrumanalysatorn hade kunnat visa det. Därför bör dessa slutsatser anses ha hög trovärdighet. Därav blir slutsatsen att kanalindelning 1,5,9,13 går att använda utan avsevärda prestandaförsämringar. 4.1.4 Analys av spektral jämförelse Det första vi kan lägga märke till med jämförelsen är att 802.11g/n som har samma modulationsmetod skiljer sig från 802.11b. 802.11g/n (modulation OFDM) ser ut att täcka hela 20MHz bandbreddeden jämt men 802.11b (modulation DSSS) ser ut att täcka 22MHz bandbredden som en cirkelbåge. Därefter kan vi lägga märke till att det inte syns direkta skillnader mellan bandbredden hos 802.11g/n jämfört med 802.11b. 802.11b har en bandbredd på 22MHz, men 802.11g/n ska vara lite smalare med 20MHz, men detta syns inte uppenbart då alla ser ut att vara 17

ungefär lika breda. Det är också värt att notera att 802.11n liknar 802.11g väldigt mycket. Detta kan föreslå att den tätare kanalfördelningen kan fungera lika bra för 802.11n. 4.2 Rekommendationer Från kanalöverlappningstestet kan vi se att det är väldigt allvarligt för prestandan att använda belastade överlappande kanaler. Prestandan kan fort gå från optimal till nästan inget, och det kan vara svårt att felsöka. Att använda en kanaltabell eller spektrumanalysator (kan vara en enkel mjukvarubaserad t.ex. inssider) rekommenderas därför för att säkerställa placering på en helt ledig kanal. Det kanske skulle kännas lockade att försöka knö sig emellan två närliggande kanaler (t.ex. lägga sig på kanal 3 ifall 1,6,11 är upptagna). Men i själva verket kanske detta är värre då du antagligen måste vänta tills båda nät är lediga (och då kanske du störs ut helt, bara får 1/3 av bandbredden eller stör ut båda andra nätverk). För att få mindre problem med brist på kanaler som inte överlappar måste därför också den nya kanalfördelning 1,5,9,13 rekommenderas till företag och hemmanvändare (vid användning av 802.11g utan mixed mode). Den spektrala jämförelsen visade att 802.11g och 802.11n liknade varandra. Eftersom 802.11g/n använder samma bandbredd och modulering borde den tätare kanalfördelning gå att använda där också. Börja idag och flytta accesspunktera som ligger på kanal 11 till kanal 13. Dela därefter på accesspunkterna som ligger på kanal 6, lägg de på 5,9 istället. Eftersom dessa tester är utförda i en labbmiljö följer inga garantier på dess prestanda i verkliga miljöer. Your mileage may vary. 18

Källförteckning Broadcom IEEE 802.11g The New Mainstream Wireless LAN Standard www.dell.com/downloads/global/shared/broadcom_802_11_g.pdf Dokument ID och version: 802.11g-WP104-R Hämtad 1:a maj 2012 Cisco 802.11 Wireless LAN Fundamentals Författare: Pejman Roshan, Jonathan Leary ISBN: 1-58705-077-3 Version: Third Printing March 2005 Utgivare: Cisco Press Cisco 802.11n: The Next Generation of Wireless Performance http://www.cisco.com/en/us/solutions/collateral/ns340/ns394/ns348/ns767/white_paper_c11-427843_v1.pdf Dokument ID och version: C11-427843-04 05/11 Hämtad 4:e maj 2012 Cisco and Intel: Collaborative 802.11n Leadership and Testing http://www.cisco.com/en/us/solutions/collateral/ns340/ns394/ns348/ns767/white_paper_c11-492743_v1.pdf Dokument ID och version: C11-492743-01 09/09 Hämtad 5:e maj 2012 Cisco LAN Switching and Wireless CCNA Exploration Companion Guide Författare: Wayne Lewis, Ph.D ISBN-13: 978-1-58713-207-0 Version: First Printing April 2008 Utgivare: Cisco Press Cisco Wireless ISR and HWIC Access Point Configuration Guide Appendix A http://www.cisco.com/en/us/docs/routers/access/1800/wireless/configuration/guide/s37chan.pdf Dokument version: OL-6415-04 Hämtad 29:e april 2012 eengineer -- Radio Frequency Interference (RFI) http://www.radioing.com/eengineer/rfi.html Använd 10 maj 2012 Hexagon -- from Wolfram MathWorld http://mathworld.wolfram.com/hexagon.html Använd 10 maj 2012 19