Real-time transmission in a WLAN
Tuomisto, Tommi (2014)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014120418360
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014120418360
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tuoda esille ne langattoman lähiverkon osatekijät ja menetelmät, jotka vaikuttavat merkittävästi reaaliaikaisen, IP-pohjaisen datan kulkemiseen verkon läpi.
Aiheen opinnäytetyöhön antoi Kantio Oy, WLAN ratkaisuja sekä tietoliikenneverkkojen analysointiin ja optimointiin liittyvää konsultointia tarjoava yritys.
Työssä perehdyttiin tämän hetkisiin WLAN- ja Ethernet -tekniikoihin, joiden avulla on mahdollista vähentää langattoman verkon häiriöitilanteita ja viiveitä sekä yleisesti parantaa verkon suorituskykyä reaaliaikaisessa tiedonsiirrossa. Reaaliaikaisista sovelluksista kiinnitettiin huomiota erityisesti Voice over IP eli VoIP-tekniikkaan ja sen laatua heikentäviin tekijöihin. Työssä käytiin läpi äänipuhelun toimintaperiaatetta ja tutkittiin mm. viiveiden, jitterin ja pakettien hävittämisen merkitystä hyvän puhelun laadun takaamisen kannalta.
Lopuksi tutkittiin päätelaitteiden toteuttamaa solunvaihto -menetelmää ja sitä miten se vaikuttaa reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon. Käytännön mittauksia apuna käyttäen tarkasteltiin myös kuinka sekä WLAN:in kanava-arkkitehtuurin valinta, että ero päätelaitteiden välillä vaikuttavat solunvaihtoviiveisiin.
Lopputuloksena työssä saatiin kattava käsitys langattomassa lähiverkossa tapahtuvan reaaliaikaisen tiedonsiirron problematiikasta. Verkon palvelun laadun takaamisen kannalta tärkeimmiksi työkaluiksi osoittautuivat datan QoS -priorisointiin käytettävä DiffServ -menetelmä ja aikaan pohjautuva Airtime Fairness -lähetyksenjakotekniikka. Käytännön mittauksien avulla huomioitiin solunvaihtoviivettä pienentävä vaikutus, joka olisi saavutettavissa siirtymällä langattoman verkon monikanavaisesta mallista yksikanavaiseen arkkitehtuuriin. This thesis focuses on specifying the most notable factors of a wireless local area network impact on real-time, IP –based data transmission.
The subject for this thesis was assigned by Kantio Oy, a company providing WLAN solutions and consultation regarding network performance analysis and optimization.
This thesis first introduces the basic WLAN architectures and channel topologies and examines the current Ethernet and WLAN techniques, such as CSMA and QoS, and their impact on the disturbances, latencies and general performance of the network. Voice over IP serves as an example of a real-time application with which the problems of WLAN as a communication medium arise. The thesis also studies the characteristics of a voice call and the effects that cause the quality degradation of a voice-call, such as jitter and packet loss.
Lastly, the thesis examines the theory behind a WLAN handover and its effect on real-time transmission. The examination is conducted by first studying how the handover mechanism differs between WLAN channel architectures and then by measuring the handover delay differences of various types of mobile phones.
As a result, this thesis gives a general presentation of the problems behind deploying real-time data through a WLAN and how the effect of those problems can be decreased. The DiffServ QoS prioritization framework and the time-slot division -based Airtime Fairness method were found to be effective tools for optimizing network performance and guaranteeing high-quality service. In addition, based on the handover comparison made between channel architectures, and the handover delay measurements made with different mobile devices suggest, that a beneficial decrease in handover delay can be achieved by deploying a WLAN with a single channel architecture.
Aiheen opinnäytetyöhön antoi Kantio Oy, WLAN ratkaisuja sekä tietoliikenneverkkojen analysointiin ja optimointiin liittyvää konsultointia tarjoava yritys.
Työssä perehdyttiin tämän hetkisiin WLAN- ja Ethernet -tekniikoihin, joiden avulla on mahdollista vähentää langattoman verkon häiriöitilanteita ja viiveitä sekä yleisesti parantaa verkon suorituskykyä reaaliaikaisessa tiedonsiirrossa. Reaaliaikaisista sovelluksista kiinnitettiin huomiota erityisesti Voice over IP eli VoIP-tekniikkaan ja sen laatua heikentäviin tekijöihin. Työssä käytiin läpi äänipuhelun toimintaperiaatetta ja tutkittiin mm. viiveiden, jitterin ja pakettien hävittämisen merkitystä hyvän puhelun laadun takaamisen kannalta.
Lopuksi tutkittiin päätelaitteiden toteuttamaa solunvaihto -menetelmää ja sitä miten se vaikuttaa reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon. Käytännön mittauksia apuna käyttäen tarkasteltiin myös kuinka sekä WLAN:in kanava-arkkitehtuurin valinta, että ero päätelaitteiden välillä vaikuttavat solunvaihtoviiveisiin.
Lopputuloksena työssä saatiin kattava käsitys langattomassa lähiverkossa tapahtuvan reaaliaikaisen tiedonsiirron problematiikasta. Verkon palvelun laadun takaamisen kannalta tärkeimmiksi työkaluiksi osoittautuivat datan QoS -priorisointiin käytettävä DiffServ -menetelmä ja aikaan pohjautuva Airtime Fairness -lähetyksenjakotekniikka. Käytännön mittauksien avulla huomioitiin solunvaihtoviivettä pienentävä vaikutus, joka olisi saavutettavissa siirtymällä langattoman verkon monikanavaisesta mallista yksikanavaiseen arkkitehtuuriin.
The subject for this thesis was assigned by Kantio Oy, a company providing WLAN solutions and consultation regarding network performance analysis and optimization.
This thesis first introduces the basic WLAN architectures and channel topologies and examines the current Ethernet and WLAN techniques, such as CSMA and QoS, and their impact on the disturbances, latencies and general performance of the network. Voice over IP serves as an example of a real-time application with which the problems of WLAN as a communication medium arise. The thesis also studies the characteristics of a voice call and the effects that cause the quality degradation of a voice-call, such as jitter and packet loss.
Lastly, the thesis examines the theory behind a WLAN handover and its effect on real-time transmission. The examination is conducted by first studying how the handover mechanism differs between WLAN channel architectures and then by measuring the handover delay differences of various types of mobile phones.
As a result, this thesis gives a general presentation of the problems behind deploying real-time data through a WLAN and how the effect of those problems can be decreased. The DiffServ QoS prioritization framework and the time-slot division -based Airtime Fairness method were found to be effective tools for optimizing network performance and guaranteeing high-quality service. In addition, based on the handover comparison made between channel architectures, and the handover delay measurements made with different mobile devices suggest, that a beneficial decrease in handover delay can be achieved by deploying a WLAN with a single channel architecture.