IEEE 802.11n/ac -standardien suorituskyky

Abstract

Tämän insinöörityön tavoitteena oli tutkia 802.11n- ja 802.11ac-standardien suorituskykyä. Tutkimuksen lähtökohtana toimi aikaisempi tietoverkkoprojektiopintokokonaisuuden yhteydessä tehty ryhmätyö, jossa mitattiin 802.11n/ac-yhteensopivien tukiasemien suorituskykyä. Molemmissa projekteissa toimeksiantajana oli Datarocks Oy.

Insinöörityön teoriaosuudessa käydään läpi langattomien verkkojen tiedonsiirtonopeuteen vaikuttavia tekijöitä sekä IEEE 802.11 -standardin keskeisimpiä elementtejä. Käytännön osuudessa tehtiin tiedonsiirtonopeusmittauksia kahdelle kontrolleripohjaiselle tukiasemalle ja yhdelle langattomalle reitittimelle. Kaikki testeissä käytetyt 802.11ac-yhteensopivat tukiasemat perustuivat standardin luonnosversioon. Tiedonsiirtonopeutta mitattiin kuljetuskerrokselta Iperf-työkalun avulla. Projektissa testattiin myös TCP/UDP-protokollien suorituskykyä ja TCP-ikkunan koon vaikutusta tiedonsiirtonopeuteen. Lisäksi langattomalla reitittimellä testattiin WPA2-salauksen vaikutusta tiedonsiirtonopeuteen.

802.11ac-luonnosstandardilla suurimmaksi tiedonsiirtonopeudeksi saatiin noin 280 Mb/s ja 802.11n-standardilla noin 220 Mb/s. Tässä tutkielmassa saadut mittaustulokset toimivat suuntaa antavana arviona 802.11n/ac-standardien suorituskyvystä. Lähtökohtana toimineessa tietoverkkoprojektissa kartoitettiin mittausympäristön häiriötasoa sekä häiriöiden vaikutusta tiedonsiirtonopeuteen. Näitä mittaustuloksia hyödynnettiin myös tämän insinöörityöprojektin mittaustulosten käsittelyssä.

Toisen aallon ac-laitteet ovat tulleet markkinoille vuoden 2016 loppupuolella, eikä ac-luonnosstandardilla tehtyjä mittauksia voi suoraan soveltaa niiden suorituskyvyn arvioimisessa. Mittaustuloksia voi kuitenkin tarvittaessa käyttää vertailukohtana olemassa olevien WLAN-ympäristöjen optimoinnissa tai uudempien standardiversioiden suorituskyvyn mittaamisessa.

The goal of this Bachelor's thesis was to investigate the performance of 802.11n and 802.11ac standards. The starting point for the research project was an earlier student project where throughput testing was performed to two 802.11n/ac compatible access points. Both projects were commissioned by Datarocks Oy.

The main factors affecting throughput in wireless networks and central elements of the IEEE 802.11 standard are discussed in the theory section of the study. In addition, throughput tests were done to two controller based access points and one wireless router. All 802.11ac compatible access points were running the draft version of the standard. Throughput was measured from the transport layer with the Iperf utility. In addition, the TCP/UDP performance and the effect of TCP window size to throughput were investigated. The encryption overhead of WPA2 was also measured on the wireless router. The test methodology and results are described in detail after the theory section.

The 802.11ac draft standard provided the fastest throughput in these tests, 280 Mb/s. The fastest throughput measurement with 802.11n was 220 Mb/s. The measurements analysed here can provide an estimate on the performance of 802.11n/ac standards. The noise level of the radio environment and the effect of noise on the throughput were investigated in the student project mentioned earlier. These results were utilized when handling the test results collected during the present project.

As of the second half of the year 2016, Wave 2 802.11ac devices have entered the market; test results measured with the draft standard can not necessarily be used to estimate their performance. However, the test results can be used either to optimize existing WLAN environments or as a comparison when testing newer versions of the 802.11 standard.