Langattoman lähiverkon päivitys IEEE 802.11g -laitteista IEEE 802.11n -laitteisiin

Abstract

Insinöörityössä tutkittiin langattoman lähiverkon vaiheittaista päivittämistä IEEE 802.11g -standardin laitteista IEEE 802.11n -standardin laitteisiin. Tavoitteena oli tutkia teorian ja käytännön mittauksien pohjalta paras mahdollinen vaihtoehto verkon päivityksen toteuttamiseksi. Työhön liittyvät mittaukset suoritettiin Metropolia Ammattikorkeakoulun tiloissa ja laitteilla.

Työn alussa selvitettiin langattomiin lähiverkkoihin liittyviä teoreettisia yksityiskohtia, joiden perusteella rakennettiin käytännön testausta varten soveltuvat ympäristöt. Mittauksien pääpaino oli tiedonsiirtonopeuden mittaamisessa eri verkkokokonaisuuksissa. Sen lisäksi mitattiin signaalinvoimakkuutta ja uudelleenlähetysten määrää.

IEEE 802.11n -standardi ei ollut vielä valmis työntekovaiheessa. Käytössä olevat laitteistot pohjautuivat IEEE 802.11n Draft 2 -standardiluonnokseen ja osittain sen vuoksi laitteiston yhteensopivuus ei ollut toivotulla tasolla. IEEE 802.11n -laitteiston yhteysongelmista huolimatta verkkojen rinnakkaistoimintaa onnistuttiin testaamaan menestyksekkäästi.

Mittausten perusteella huomattiin, että IEEE 802.11n -verkon tiedonsiirtonopeus oli huomattavasti parempi kuin IEEE 802.11g -verkon. Verkkojen rinnakkaistoiminta aiheutti enemmän häiriötekijöitä IEEE 802.11g -verkon toimintaan kuin IEEE 802.11n -verkon toimintaan. Molempien standardien laitteiden toimiessa samassa verkossa IEEE 802.11n -päätelaitteiden tiedonsiirtonopeus aleni merkittävästi, mutta oli silti moninkertaisesti parempi kuin IEEE 802.11g -päätelaitteiden.

Tuloksista pystyttiin päättelemään, että langattoman lähiverkon päivitys IEEE 802.11g -standardin laitekannasta IEEE 802.11n -standardin laitteisiin vaatii erityisesti taajuusalueen käytön tuntemista, jotta verkkojen toiminta olisi optimaalinen. IEEE 802.11n -standardin laitteet käyttävät hyväkseen useamman antennin tekniikkaa ja sen vuoksi optimaalinen tukiasemien sijoittelu on haasteellisempaa kuin IEEE 802.11g -standardin laitteiston kanssa.

IEEE 802.11n -verkon käyttäminen 40 MHz:n taajuuskanavalla 2,4 GHz:n taajuusalueella vei suuren osan koko käytettävissä olevasta taajuusalueesta. Jos IEEE 802.11n -verkossa halutaan käyttää 40 MHz:n taajuuskanavaa, olisi järkevää käyttää sitä vain 5 GHz:n taajuusalueella. Käytettävissä olleissa laitteissa ei ollut mahdollisuutta käyttää 5 GHz:n taajuusalueen kanavia. Joten vaihtoehdon testaaminen testiympäristössä jäi selvittämättä.

The purpose of this engineering project was to examine the gradual upgrading of the wireless local area network from IEEE 802.11g standard equipment to IEEE 802.11n standard equipment. The aim was to explore the theoretical background of the wireless technology and to build and test different kinds of wireless network configurations in practice. All testing and measurements were done at the premises of Helsinki Metropolia University of Applied Sciences by using its equipment.

The examination of IEEE 802.11 standard was done. The testing environments were created by the knowledge of the theoretical features of wireless technologies. The main focus in the testing was on measuring data transfer speed. Signal strength and data resending were also measured.

IEEE 802.11n was not standardized at the moment of this project. All the theory and the equipment were based on IEEE 802.11n Draft 2 standard version.

The practical part of this project considered both IEEE 802.11g and IEEE 802.11n networks separately and concurrently. Even though there were numerous compatibility difficulties with IEEE 802.11n equipment, the measurements were done successfully.

Based on the measurements it was found out that the maximum transfer speed of IEEE 802.11n network was significantly faster than that of the IEEE 802.11g network. Collective operation of the networks had much more impact on the transfer rates of IEEE 802.11g network. When devices complying with either standard were in the same network the transfer speed of the IEEE 802.11n -compliant device was significantly lower than in the situation when it was using its own separate network.

Conclusions were that the knowledge of frequency usage in the area is much more important with IEEE 802.11n equipment than with IEEE 802.11g equipment. The IEEE 802.11n devices use multiple antennas for data transfer which makes placement of access points difficult when the most optimal network environment is aimed for. Using a IEEE 802.11n network with a 40 MHz channel in the 2.4 GHz frequency range covers a huge part of the whole frequency domain. Therefore it is recommended that IEEE 802.11n network is used with a 40 MHz channel only in the 5 GHz frequency range.