В чем измеряется пропускная способность канала. Тестирование быстродействия беспроводной сети
Медленный Интернет и малая пропускная способность сети вызывают раздражение. Однако трудно найти причину неполадок, руководствуясь лишь ощущением, что быстродействие слишком мало. Чтобы повысить…
Медленный Интернет и малая пропускная способность сети вызывают раздражение. Однако трудно найти причину неполадок, руководствуясь лишь ощущением, что быстродействие слишком мало. Чтобы повысить скорость связи, необходимо знать реальную величину пропускной способности. Рассмотрим несколько способов измерения и отслеживания характеристик сети.
Полоса пропускания и пропускная способность
В первую очередь нужно уяснить различие между полосой пропускания и пропускной способностью. Если вы уже понимаете эти термины, наберитесь немного терпения. Полоса пропускания (bandwidth) представляет собой фиксированную скорость передачи данных, которую потребитель оплачивает поставщику услуг Интернета. Пропускная способность (throughput) - скорость передачи данных в локальной сети - домашней или малого предприятия. Принято называть скорость Интернета полосой пропускания, а быстродействие внутренней сети - пропускной способностью. Пример: теоретическая пропускная способность маршрутизатора может быть 450 Мбит/с, а полоса пропускания Интернет-соединения - лишь 20 Мбит/с при загрузке и 1 Мбит/с при передаче данных на сервер.
Измерение и увеличение полосы пропускания
Полосу пропускания Интернет-соединения сложно заметно изменить путем настройки, поскольку, как указывалось выше, она задана Интернет-провайдером. Однако существуют способы оптимизировать и контролировать полосу пропускания.
Хороший полнофункциональный маршрутизатор поможет улучшить Интернет-соединение благодаря такой возможности, как управление качеством обслуживания (QoS), которая позволяет ему эффективнее распределять трафик между Интернетом и внутренней сетью дома или малого предприятия. После того как я заменила выпущенный пять лет назад маршрутизатор на новое двухдиапазонное устройство с QoS, скорость соединения с Интернетом стала чуть выше.
Конечно, измерить скорость Интернет-соединения с помощью таких Web-инструментов, как speedtest.net, нетрудно. Подсказка: чтобы верно оценить быстродействие вашего Интернет-соединения, выполните несколько измерений в разное время суток в рабочие и выходные дни.
Измерение пропускной способности
Совсем другое дело - измерение пропускной способности беспроводной сети. Что такое пропускная способность беспроводной связи? Это измеренная скорость передачи данных между сетевыми устройствами внутри домашней сети или сети малого предприятия, иногда именуемая скоростью соединения локальной сети (LAN - не путать с полосой пропускания Интернета или WAN, т.?е. глобальной сети).
Зачем измерять только быстродействие беспроводной сети? Почему не измерить скорость проводных устройств? Например, почему не измерить скорость передачи данных между компьютером, подключенным через кабель Ethernet к порту локальной сети на маршрутизаторе, и NAS-хранилищем, также подключенным к маршрутизатору?
Потому что эта скорость, как полоса пропускания Интернета, имеет фиксированную величину. Большинство современных портативных компьютеров, настольных ПК и NAS (на самом деле, практически любой компьютер с портом Ethernet, выпущенный за последние пять лет), скорее всего, располагает портом Gigabit Ethernet. Если маршрутизатор также оснащен портом Gigabit Ethernet, то передача данных между компьютером и маршрутизатором происходит на гигабитовой скорости - 1000 Мбит/с. Помните, если в вашем компьютере медленный, старый порт Fast Ethernet (100 Мбит/с) и вы подключаетесь через проводное соединение к маршрутизатору с Gigabit Ethernet, то скорость будет только 100, а не 1000 Мбит/с. Золотое правило - быстродействие сети не выше, чем скорость самого медленного соединения.
Я протестировала пропускную способность и быстродействие всех беспроводных маршрутизаторов и устройств NAS, представленных для испытаний в лабораторию PCMag. Для маршрутизаторов я использую инструмент IxChariot компании Ixia, который измеряет скорость потоков данных между двумя сетевыми устройствами (именуемыми конечными точками). Это потрясающий инструмент, который позволяет смоделировать любой тип трафика (например, VoIP или игровой) и выяснить, как различные типы сетевых данных влияют на характеристики сети.
Однако Ixia - дорогостоящая утилита, для освоения которой может потребоваться некоторое время. Достоверно оценить пропускную способность сети можно с помощью теста, который я использую, когда Ixia нет под рукой, или для домашнего тестирования.
Вот как это делается. Возьмите два сетевых устройства и беспроводными средствами подключите одно из них (назовем его Устройство 1) через ваш WiFI-маршрутизатор. С помощью кабеля Ethernet подключите второе устройство (устройство 2) к одному из портов локальной сети на маршрутизаторе. Подготовьте общую сетевую папку на устройстве 2, доступную с устройства 1. Для этого нужно создать папку в Проводнике Windows, щелкнуть на ней правой клавишей мыши, перейти на вкладку Sharing (Общий доступ) и щелкнуть на кнопке Share. Я создала папку с именем testshare и разрешила для нее полный доступ к содержимому учетной записи Everyone (Все) в сети (после проверки можно удалить или изменить разрешения в целях безопасности, но для этого теста устройству 1 требуется разрешение записи в общую папку). Из устройства 1 можно просмотреть созданную общую папку через Проводник Windows (или сопоставить ей сетевой диск). Убедившись, что общая папка устройства 2 открывается на устройстве 1, скопируйте достаточно большой файл из устройства 1 в эту папку. Я использовала для этого теста видеофайл размером 1,5 Гбайт. Измерьте время, которое потребуется для копирования файла. Так можно определить базовый уровень быстродействия беспроводной сети при перемещении данных с одного устройства на другое. Предположим, копирование 1,5-Гбайт файла заняло 2 мин. Затем необходимо выполнить небольшие вычисления. Прежде всего преобразуйте гигабайты в мегабайты (я делаю это с помощью Web-преобразователя www.convertunits.com/from/GB/to/MB). 1,5 Гбайт составляет 1536 Мбайт. Поскольку нам нужна скорость в мегабайтах в секунду, преобразуйте минуты в секунды. В результате получаем: 1536 (Мбайт)/120 (с)=12,8 Мбайт/с. Затем нужно перевести мегабайты в секунду в мегабиты в секунду. 1 Мбайт/с (единица измерения скорости для систем хранения данных) равняется 8 Мбит/с (единица измерения скорости передачи данных). Получаем: 12,8·8=102,4 Мбит/с. Пересчет можно выполнить и с помощью Web-преобразователя www.mediaroad.com/products/speedcheck/free_tools/unit_convert/.Анализ результатов
102,4 Мбит/с - неплохая пропускная способность, особенно для маршрутизатора с теоретической скоростью 300 Мбит/с и устройств 1 и 2 с 2,4-ГГц диапазоном WiFi. Как правило, хороший результат - примерно половина максимальной пропускной способности, заявленной изготовителем маршрутизатора (этот показатель достигается в тестовой среде, свободной от любых помех; в реальных условиях эксплуатации он недостижим).
Кто-то может возразить: «Windows и без того показывает скорость беспроводного сетевого соединения». При этом имеется в виду окно, появляющееся на экране после щелчка правой клавишей мыши на маленькой пиктограмме WiFi в нижнем правом углу Панели задач и выбора пункта Status (Состояние). Оно показывает битовую частоту соединения между адаптером ПК и маршрутизатором, не дающую представления о реальной пропускной способности при передаче пакетов данных.
Полезно выполнить также тест копирования файла в 5-ГГц диапазоне. Быстродействие должно увеличиться, если устройства расположены не очень далеко от WiFi-маршрутизатора (дальность связи в 5-ГГц диапазоне меньше). Кроме того, следует проверить различные сценарии - выполните тест копирования при наличии нескольких устройств и пользователей в сети или при потоковой передаче музыки или видео из мультимедийного проигрывателя. Определив базовый уровень, можно увидеть, как потоковая передача мультимедийных данных или работа нескольких пользователей отражаются на быстродействии. Затем можно попытаться повысить пропускную способность, настраивая такие параметры маршрутизатора, как QoS.
Первый шаг к оптимизации характеристик сети - разобраться в этих характеристиках. После этого можно перейти к диагностике и устранению проблем, чтобы добиться максимального быстродействия.
При использовании технологии ADSL
скорость передачи данных всегда меньше скорости соединения как минимум на 13-15%. Это технологическое ограничение
, о котором мы далее расскажем подробнее. Оно не зависит ни от провайдера, ни от используемого модема.
В идеальных условиях при скорости соединения 12 Мбит/с можно рассчитывать на максимальную реальную скорость ~ 10 Мбит/с.
В реальности, помимо технологического ограничения, есть еще целый ряд факторов, снижающих скорость передачи. Об этих факторах мы расскажем далее.
Технология ADSL
(Asymmetric Digital Subscriber Line) - асимметричная технология передачи данных, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим (Upload
) и входящим (Download
) трафиком асимметрично. Таким образом, при подключении ADSL-модема используется скорость от абонента (Upload
) и скорость к абоненту (Download
).
В ADSL-сетях передачи данных скорость подключения измеряется в Мегабитах в секунду (Мбит/с)
или в Килобитах в секунду (Кбит/с)
.
Например
: цифры 768/10240
говорят о том, что максимальная исходящая скорость подключения от абонента составит 768 Кбит/с
(скорость, с которой данные будут поступать от вашего локального компьютера на удаленный сервер), а максимальная входящая скорость подключения к абоненту составит 10240 Кбит/с
(скорость, с которой данные будут поступать на ваш локальный компьютер).
При этом максимальная скорость при скачивании файлов (скорость закачки) составит ~ 1000 Килобайт в секунду (КБ/сек).
Эта цифра получена по следующей формуле:
скорость подключения (10240) - 15% (1500) / 8 (для перевода килобит в килобайты)
.
Дело в том, что интернет-браузеры или менеджеры закачек/загрузок показывают скорость передачи в Килобайтах в секунду
.
Например, в браузере Internet Expolrer
скорость закачки файла отображается в поле Скорость передачи
(Transfer rate): xxx КБ/сек
(KB/Sec).
Браузеры и/или менеджеры закачек/загрузок используют эту цифру для оценки скорости передачи, чтобы рассчитать общее время загрузки файла. Но обращаем ваше внимание, что по ряду причин скорость передачи данных отображается неточно. Например, данные могут буферизироваться (при этом таймеры запускаются с небольшой задержкой, что приводит к неправильным показаниям). Также скорость передачи данных может зависеть от производительности компьютера.
Подробно рассмотрим факторы, которые влияют на реальную скорость соединения :
- В качестве транспортного протокола коммуникационное оборудование (IP ADSL-коммутаторы) использует технологию АТМ (Asynchronous Transfer Mode - асинхронный способ передачи данных). АТМ - сетевая высокопроизводительная технология коммутации и мультиплексирования, основанная на передаче данных в виде кадров (ячейки) фиксированного размера (53 байта). Как известно, Интернет использует протокол IP в качестве протокола связи, и в частности протокол TCP/IP. Технология ADSL в качестве транспортного протокола используют ATM, и поэтому данные передаются по вашей ADSL-линии с помощью TCP/IP через ATM. Т.е. IP-кадры упаковываются (инкапсулируются) в АТМ-ячейки и передаются по DSL-линии, а затем принимающим оборудованием снова распаковываются, и получаются обычные IP-кадры. Крупные пакеты при этом будут поделены на 48-байтные части. Если пакет не делится без остатка на 48, то к нему добавляется заполнение, чтобы получилось целое число ячеек по 48 байт. После деления пакета на ячейки по 48 байт к каждой из получившихся ячеек добавляется заголовок (5 байт). В результате происходит снижение скорости на уровне 10% от скорости передачи данных.
- Использование протокола TCP/IP
при передаче данных снижает скорость на уровне 3% от скорости передачи данных, т.к. передаваемую полезную информацию (данные) дополняет служебная (протокольная) информация.
Указанные выше факторы - это и есть, те самые технологические ограничения, о которых шла речь в начале статьи. Эти ограничения и приводят к тому, что скорость передачи данных всегда меньше скорости соединения как минимум на 13-15%.
Но существуют и другие факторы, снижающие скорость передачи данных.
Теоретически в окне браузера или менеджера закачек/загрузок при загрузке файла вы должны видеть скорость передачи, вычисляемой по формуле скорость подключения - 15% (расходы при использовании TCP/IP и ATM) / 8 (для перевода килобит в килобайты)
, но в реальности отображается скорость ниже, и этому есть свои причины:
- Настройки компьютера. Например, недостаточно памяти (виртуальной/оперативной), устаревший процессор, нестабильная работа (сбои) операционной системы (синий экран) или программного обеспечения, недостаток свободного места на жестком диске, наличие на компьютере вредоносных программ/вирусов и т.д.
- Потери пакетов при передаче данных. Большое количество потерь возможно на плохих линиях (каналах связи) или при использовании предельно допустимой скорости подключения. Если происходит потеря пакетов при передаче кадров, то протокол TCP/IP замечает отсутствующий пакет в общем потоке данных, не признает его получения и затем инициирует повторную передачу потерянных данных. Процедура ретрансляции приводит к дополнительным задержкам. Таким образом, протокол TCP/IP, помимо важной функции контроля и транспортировки данных, при наличии больших потерь пакетов на линии замедляет скорость передачи данных. Для проверки качества соединения с сервером в сети Интернет можно использовать утилиту ping (пинг). В командной строке операционной системы выполните команду ping -t имя_сайта , например ping -t www.download.com . Подождите секунд 30 и затем нажмите Ctrl+C для завершения работы утилиты. В статистике будет указан % потерь пакетов. Если потери пакетов составят свыше 5%, то производительность протокола TCP/IP будет плохой при работе с указанным сайтом.
- Перегрузка серверов и шлюзов провайдера. Зависит от структуры сети провайдера (например, много шлюзов) или низкой пропускной способности исходящего канала провайдера. Проблема наблюдается при пиковой нагрузке со стороны пользователей. Слишком большое количество обращений на сервер может превысить максимум его использования в часы пиковой нагрузки и вызовет замедления в работе.
- Проблемы с маршрутизацией также могут вызвать снижение скорости. При обнаружении проблем с маршрутизацией пакеты могут перенаправляться по альтернативным маршрутам, что вызовет задержки при передаче данных.
- Использование протокола PPPoE может приводить к снижению скорости. PPPoE - это туннелирующий сетевой протокол канального уровня передачи кадров PPP через Ethernet. В основном используется DSL-сервисами. PPPoE ресурсоемкий протокол, и при передаче сетевых данных требования к процессору возрастают. В зависимости от реализации и использования PPPoE можно увидеть снижение максимальной скорости до 5-25%.
- Недостаточная (низкая) производительность сервера BRAS (Broadband Remote Access Server). Маршрутизатор широкополосного удаленного доступа (BRAS) маршрутизирует трафик к/от DSL-коммутатора (DSLAM) в сетях интернет-провайдера. BRAS находится в ядре сети провайдера и агрегирует пользовательские подключения из сети уровня доступа. Маршрутизатор производит логическую терминацию туннелей точка-точка (PPP). Это могут быть инкапсулированные туннели PPP через Ethernet (PPPoE) или PPP через ATM (PPPoA). BRAS также является интерфейсом к системам аутентификации, авторизации и учета трафика.
- Возможно ограничение скорости по тарифному плану на сервере BRAS. Типовой случай, когда скорость физического соединения одна, а скорость приема данных ограничена оплаченным тарифным планом.
- При использовании дополнительного сервиса, например IPTV (цифровое телевидение), поток принимаемого телевидения тоже занимает определенную полосу, как правило около 4 Мбит/с для каналов стандартного разрешения. Максимальная скорось приема данных, при использовании сервиса IPTV, может быть рассчитана по следующей формуле:
скорость подключения - 15% - скорость потока IPTV .
Например, скорость подключения (10240) - 15% (1500) - скорость потока IPTV (4000) = 4700 Кбит/с (587 Кбайт/с) .