LANGATONTA ARKEA Tutkin langattomia yhteyksiä kotiverkossamme ja niiden kelpoisuutta hyötydatan siirtoon. Verkossamme oli kaksi Wlan tukiasemaa ja mobiililaajakaistayhteys. Asunto-osakeyhtiömme taloudet on pääsääntöisesti liitetty kaapelimodeemilla Cisco EPC3825 runkoverkon liityntäpisteeseen ja datasiirron nopeus talojakomoon pitäisi olla 5 Mbps. Modeemi tarjoaa vielä langattoman verkon (802.11b/g/n) kotikoneille, jota useat asukkaat käyttävät, sillä asunnoissamme ei ole asuntokontaista kaapelointia. Testiympäristömme koostui seuraavista verkoista: a. Wlan-yhteys Ciscon EPC3825 kaapelimodeemilla b. Wlan-yhetys TP-Linkin TL-WR642G-tukiasemalla, josta Ethernetyhteys Ciscon kaapelimodeemiin. c. Langaton laajakaistayhteys DNA 3G / 3.5 G ja Nokian CS-17- mokkula, joka liitetty HP:n kannettavaan tietokoneeseen. Mokulasta pitäisi olla 14,4 Mbps-nopeus Internettiin ja operaattorin HSDPAverkossa käytetyt taajuudet ovat 900/1900/2100 Mhz. Testit tehtiin HP:n kannettavalla tietokoneella, jossa on Broadcomin 802.11b/g-standardin WLAN-kortti ja mokkulan liityntäpiste oli USB 2.0. Koska kaapelimodeemin liityntä talojakomoon oli vain 5 Mbps, konfiguroin WLAN-tukiasemien nopeudeksi 54 Mbps ja näin saatiin langattomasta yhteydestä stabiilimpi. Autentikointiin käytin WPA2- personal-menetelmää ja tiedon salaukseen AES-kryptausta. WLANtukiasemissa on myös kevyt palomuuritoiminne, jolla voidaan suodattaa muutamia verkkohyökkäyksiä. Minulla oli mahdollisuus tutkia langattomien yhteyksien laatua a. tukiasemien välittömässä läheisyydessä, b. samassa kerroksessa, mutta kaksi seinää välissä c. kahden kerroksen etäisyydellä tukiasmista.
Mobiililaajakaistayhteyttä varten määrittelin Nokian mokkulan toimimaan 3G-verkossa ja lähin tukiasema sijaitsi noin kilometrin etäisyydellä. Suoritin testit lähettämällä eri suuruisia testisekvenssejä (ping) langattoman yhteyden gatewayhin (tukiaseman interface) ja lataamalla ftp:llä 100 MB:n tai 10 MB:n tiedoston Eunetin ftp-serveriltä ja mittasin toimintaan kuluvan ajan. Broadcomin langattoman verkkokortin diagnostikkaohjelma näytti eri testipaikoista tukiasemien signaalien ja kohinan tasot, joista selviää signaali-kohina suhde (SNR). Lisäksi selvitin Internetissä olevien nopeusmittareiden (puolueeton nopeustesti.com ja Sonera) avulla yhteyksien nopeudet. Tarkistin myös pöytäkoneella, joka oli liitetty suoraan kaapelimodeemin EPC3825 Ethernet pisteeseen, asuntokohtaisen liitynnän nopeuden lataamalla 100 MB:n tiedoston Eunet.fi:stä ja sain nopeudeksi 4,65 Mbps. Taulukossa yksi on langattomien verkkojen mittaustulokset. Hukatut paketit prosentteina ja keskimääräinen vasteaika Etäisyys 2m Etäisyys 5m kaksi seinää välissä Etäisyys 7 m kaksi kerrosta välissä Laitteet Ping A/Vaste ms Ping B/Vaste ms Ping A/Vaste ms Ping B/Vaste ms Ping A/Vaste ms Ping B/Vaste ms Cisco EPC3825 1,4 / 1 2,1 / 1 10,54/ 4 0,8 / 1 2,12 / 2 0,87 / 1 -latausnopeus 4,32 Mbps 4,49 Mbps 4,26 Mps TP-Link WR642G 2,0 / 2 4,0 / 3 1,4/ 2 1,5 / 1 2,74 / 2 2,66/ 2 -latausnopeus 4,44 Mbps 4,49 Mbps 4,55 Mbps Nokia CS-17 0,42 / 165 0,58 / 266 0 / 126 1,5 / 194 0/ 297 0/ 172 -latausnopeus 580 Kbps 760 Kbps 740 Kbps Huom! Ping A testisekvenssin suuruus 32B Ping B testisekvenssin suuruus 1000B Vaste A ms on pakettien keskimääräinen vasteaika Latausnopeus 100 MB:n ja DNA:n mokkulalla 10 MB:n tiedosto ftp.eunet.fi:stä Nopeustesti (kolmen tuloksen keskiarvo) Nopeustesti.com Sonera Nopeustesti.com Sonera Nopeustesti.com Sonera Lataus /Lähetys Lataus /Lähetys Lataus /Lähetys Lataus /Lähetys Lataus /Lähetys Lataus /Lähetys Nokia CS-17 3,13 / 2,22 Mbps 3,03 / 1,61 Mbps 4,04 / 2,05 Mbps 6,35 / 1,23 Mbps 1,84 / 1,24 Mbps 1,16 / 0,53 Mbps Signaali/ Signaali/ Signaali/ kohinasuhde kohinasuhde kohinasuhde Cisco EPC3825 25-50 db 20 35 db 5 30 db TP-Link WR642G 20-55 db 15 35 db 10-30 db Taulukko 1: langattoman kotiverkon mittaukset
Toistoja tehtiin niin paljon että tulokset antavat oikean kuvan tilanteesta. Niistä voi päätellä etteivät WLAN-yhteydet merkittävissä määrin hidasta datsiirtoa, vaikka tietokoneen ja tukiaseman välillä on kaksi kerrosta tai kaksi seinää. Mutta huomatkaa myös, että asunto on puurakenteinen eikä lattiat, katot ja seinät ole rakennettu betonista ja niihin ei ole käytetty rautaa kestävyyden parantamiseksi kuten kerrostaloissa. Tukiaseman TL-WR642G yhteyksissä etäisyyden kasvaessa datapaketteja hävisi hiukan enemmän, mutta esimerkiksi latausnopeuksissa tämä ei näy. Muuten tukiasemien toimivuus on hyvin samankaltainen ja TP-Linkin tukiasema toimi erittäin hyvin. Olen tutkinut langattomia verkkoja aikaisemminkin ja ne ovat olleet samansuuntaisa. Tiedonsiirto on luotettavaa, jos betoniseinien määrä ei ylitä kolmea. Ikkunat parantavat selvästi verkon suorituskykyä ja monesti tukiaseman siirto muutamia metrejä auttaa saavuttamaan riittävän kenttävoimakkuuden. Samoin antenneilla saadaan huomattavaa parannusta signaalin tasoon. Ciscon EPC3825:ssä oli sisäänrakennettu ja TL-WR624G:ssä noin 20 cm ulkoinen antenni. Testiympäristössä TL-WR624G antoi hiukan voimakaamman kentän. Antennien luumäärää voidaan lisätä ja käyttää suuntaavia antenneja savutettavuuden ja tiedonsiirron parantamiseksi sekä sisätiloissa että ulkona. Kohinan taso pysyi melko vakaana mittausten ajan ollen 95-97 dbm, mutta signaalin taso tipahti seinien ja lattioiden takana huomattavasti. Datapakettien hävikki pysyi kuitenkin pienenä. Tämä näkyi erityisesti tiedostojen latautumisajassa, mikä ei muuttunut eri mittauspisteissä. Hukattujen pakettien vaikutus toimivuuteen vaihtelee käytetyn protokollan mukaan. Yhteydetön UDP, joka kulkee IP:n päällä ei lähetä dataa uudestaan vaan se menetetään, jos sovellutus ei huolehdi uudleenlähetyksestä. Yhteydellinen TCP varmistaa jokaisen paketin perillemenon ja kuittauksen puuttuessa tapahtuu uudelleenlähetys. Muutamat tärkeät sovellutukset kuten DNS käyttävät UDP:tä ja paketin kadotessa yhteydenmuodostus viivästyy. UDP:tä käytetään myös videokuvan ja musiikin siirtoon, koska mediadataa tällöin voidaan lähettää nopeamassa tahdissa kuin yhteydellisessä protokollassa, mutta hukattu paketti saattaa aiheuttaa koko datavirran menetyksen.
Mitatun langattoman ympäristön toimivuus on hyvä, koska hävinneiden pakettien määrä on ainoastaan 1-4 prosenttia. Olen todennut pitkäaikaisen käytön aikana joskus sovellutusten hidastumista ja hyvin harvoin jumiutumista. Mutta jos menetettyjen pakettien määrä ylittää kymmenen prosenttia niin tällöin on syytä vaihtaa toimipistettä tai ainakin tehdä jotain. Erityisesti jos kyseessä on toimistoympäristö tai kaupunkiverkon pääreititin niin seurakset ovat hirvittävät. TCP:llä liikennöitäessä kotiverkko näyttää hyvinkin luotettavalta kahden kerroksen päässä tukiasemasta. Signaalin taso on riittävä koko ajan ja tästä syystä yrityksemme pankkiliikenne on toiminut hyvin ja tiedon salaus takaa myös ettei urkinta onnistu. WLAn-yhteyksien nopeudet ovat kasvaneet huimasti ja nykyisin kaksitaajuustukiasemilla, jotka toimivat standardin 802.11ac mukaan, päästään nopeuksiin 450 Mbps + 1300 Mbps. Uudet laitteet kuten Linksysin (Cisco) EA6700 käyttävät 5 Ghz:n ja 2,4Ghz:n taajuutta ja ne soveltuvat hyvin HD-tason videokuvan siirtoon. Jo muutaman kuukauden päästä saamme ihailla laitteita, joissa teoreettinen siirtonopeus voi olla 6,75 Gbps hyvissä olosuhteissa. Tämän mahdollistaa ultrakorkean taajuuden 60 Ghz:n käyttö nykyisten 2,4 ja 5,0 Ghz:n lisäksi, mutta valitettavasti laitteiden toimintaetäisyys rajoittuu 10 metriin. Nopeuden kasvu on tietysti toivottavaa, mutta valitettavasti taajuuden kasvaessa myös kantama pienenee ja etäällä luotettavuus heikenee. Kuva 1 Linksysin EA6700 tukiasema
Olen aikaisemmin todennut, että WLAN-yhteydet soveltuvat ainoastaan Internet-selailuun ja tärkeiden asioiden hoito tapahtuu langallisilla yhteyksillä, mutta suoritetut testit ainakin kotiverkossani ja myös käyttö useamman kuukauden ajalta pakottavat muuttamaan käsitystäni: WLAN yhteyksiä voidaan käyttää luotettavasti. Mobiililaajakaistan yhteyden vasteaika kasvaa huomattavasti, kun siirrytään kaksi kerrosta alaspäin kellarikerrokseen ja käytettäessä nopeustestiä lataus-/lähetysdatan määrä pienenee oleellisesti. Kuitenkin kellarikerroksessakin hukkuneiden pakettien määsä on mitätön. DNA:n liittymä ja Nokian CS-17 mokkula mahdollistavat 14,4 Mbps nopeuden 3G- ja 3.5 G-verkoissa. Paikoin operaattori tarjoaa jopa 21 Mbps:n nopeuden ja Dual Carrier-tekniikalla jopa 42 Mbps. Mitattu latausnopeus jokaisessa mittauspisteessä poikkeaa melkoisesti DNA:n sopimasta 14,4 Mbps:n nopeudesta. Vielä kaksi vuotta sitten DNA:n 3 G verkko teknisesti oli mielestäni todella surkea ainakin Helsingissä, sillä toimimattomuuden takia jouduin vaihtamaan useaan otteeseen yritykseni toimipisteen kiinteästä liikuvaan ja business kärsi melkoisesti. Operaattoreilla on tällä hetkellä tarjottavana 4 G-yhteyksiä useilla sadoilla paikkakunnilla ja ilmeisesti kaikissa kaupungeissa. Heidän käyttämänsä LTE (Long Terme Evolution) mahdollistaa jopa 100 Mbps nopeuden ja DC (Dual Carrier ) tekniikkakin 25 Mbps-nopeuden. Käytetyt taajuusalueet ovat 800, 1800 ja 2600 Mhz. Laitteita on saatavissa useilta valmistajilta ja esimerkiksi Telewellin TW-LTE 4G/3G-modeemissa latausnopeus voi olla 100 Mbps ja lähetysnopeuskin 50 Mbps.ja laitetta voidaan käyttää kaikkien operaattoreiden verkoissa. Kuva 2 Telewellin TW-LTE 4G/3G mokkula
Mobiililaajakaistan ja myös WLAN-verkkojen tiedonsiirron ominaisuuksiin vaikuttavat seuraavat tekijät: -tukiaseman sijainti, korkealla paikalla kenttä on laajempi, -tukiaseman ja päätelaitteen välillä olevat esteet kuten talot, seinät sekä niiden materiaali sekä kivet, puut ja muut maastoesteet. Jopa liikkuva ajoneuvo tukiaseman välillä saattaa vaikuttaa kenttään ja katkaista tiedonsiirron. -sää, vesi- ja lumisateella nopeus saattaa tipahtaa, -laitteiden ja antennien ominaisuudet, -käyttäjien määrä, sillä operaattori ei useinkaan ole varautunut nopeasti kasvavaan datavirtaan. Nopeuden kasvaessa verkkojen suunnittelusta tulee paljon haastavampaa kuin aikaisemmin, sillä signaali ei kuljekaan enää niin kauas kuin ennen ja nähtäväksi jää, tarvitaanko talouksissa jopa useita tukiasemia erilaisia sovellutuksia varten. Markku Annola