artykuły

Test Asus RT-AX88U: przełom w bezprzewodowym świecie?

Router na sterydach, 802.11ax w praktyce

26
20 lutego 2019, 14:01 Łukasz Guziak

Asus RT-AX88U − standard 802.11ax

Zapewne dla wielu osób najciekawszym fragmentem tego artykułu są testy kopiowania plików wykonane przy współudziale nowego standardu 802.11ax (według nowej nomenklatury − Wi-Fi 6). Musieliśmy odejść od standardowej procedury testowej, gdyż na rynku nie ma jeszcze dostępnych kart sieciowych, które byłyby kompatybilne z nowym standardem. Spekuluje się, że pierwsze urządzenia powinny pokazać się w sprzedaży w drugiej połowie roku. Pojawiające się w sieci przecieki na ich temat zdają się to potwierdzać. Analitycy przewidują, że tegoroczne iPhone’y będą wyposażone w układy pozwalające korzystać z sieci standardu Wi-Fi 6. Dodatkowo niedawno sieć obiegła informacja, jakoby Intel miał już gotowe karty sieciowe zgodne z protokołem 802.11ax. Dwaj czołowi dostawcy układów scalonych (Broadcom oraz Qualcomm) na nowy standard są już przygotowani, oferują układy, które spełniają założenia standardu.

Aby sprawdzić, na co stać nowy standard, wykorzystaliśmy dwa routery Asus RT-AX88U.

Zanim jednak przejdziemy do wyników testu, kilka słów o nowych rozwiązaniach, które w standardzie 802.11ax zostały zaimplementowane.

Standard 802.11ax

Tak jak w przypadku poprzednich standardów, tak i ten zwiększa szybkość przesyłu informacji. Nowa wersja Wi-Fi umożliwi komunikację z prędkością sięgającą 10 Gb/s. Postanowiono nie zwiększać za wszelką cenę samej przepustowości, w większym stopniu zdecydowano zadbać o optymalne i efektywne wykorzystanie pasma i obsługę wielu kanałów. Zadania te realizuje znana z sieci LTE technika OFDMA (ang. Orthogonal Frequency-Division Multiple Access). Implementacja jej jest największą nowością w standardzie 802.11ax, pozwala podzielić kanał radiowy na dziesiątki/setki podkanałów. Dzięki temu pasmo radiowe jest lepiej wykorzystywane, co z kolei przekłada się na wzrost wydajności. Poprawa parametrów transmisji z użyciem OFDMA będzie szczególnie widoczna, gdy z sieci bezprzewodowej będzie korzystać wielu użytkowników (lotniska, dworce, centra konferencyjne).

Transmisję usprawnia zastosowanie Multi-user MIMO (MU-MIMO), lecz w przeciwieństwie do 802.11ac połączenia są prowadzone w obu kierunkach (uplink i downlink). Pozwala to na transmisję do wielu odbiorców i na jednoczesny odbiór danych od wielu klientów.

Użycie modulacji 1024-QAM zwiększa prędkości transmisji. Dla jednakowych parametrów połączeń (kanał o szerokości 80 MHz, 1 SS, 256-QAM, 5/6) w standardzie 802.11ac maksymalna szybkość to 433 Mb/s, po zmianie modulacji na wyższą nowy standard oferuje 600,4 Mb/s. Idąc krok dalej, po podwojeniu szerokości kanału maksymalna prędkość pojedynczego strumienia 802.11ac wynosi około 866 Mb/s, podczas gdy w 802.11ax sięga ona 1,2 Gb/s. Gdy zaś wartości te przemnożymy przez 8 (maksymalna liczba strumieni, ang. spatial streams, w obu standardach) nastąpi wzrost prędkości z 6993 Mb/s (160 MHz, 8 SS, 256 QAM, 5/6) dla standardu 802.11ac, do 9607,8 Mb/s (160 MHz, 8 SS, 1024 QAM, 5/6) dla 802.11ax.

Standard 802.11ax dodatkowo implementuje technikę o nazwie Target Wake Time (TWT). Odpowiada ona za planowanie transmisji poprzez wysłanie do klientów informacji o przejściu w stan uśpienia i wybudzenia. Zsumowane czasy nieaktywności urządzenia, w których nie prowadzi ono komunikacji, przekładają się na wydłużenie żywotności baterii.

Standard 802.11ax zachowuje pełną kompatybilność z poprzednimi generacjami sieci Wi-Fi, urządzenia komunikacyjne opierające swoje działanie na starszych standardach będą mogły korzystać z sieci 802.11ax .

Porównanie standardu 802.11ax z poprzednimi pokazuje tabela poniżej.

Aby poznać pełne możliwości routera oraz jego ograniczenia, musieliśmy zmienić lokalizację, na taką, której nie ogranicza powierzchnia. Wpływ okolicznych sieci Wi-Fi na działanie routerów był znikomy, gdyż dostępne były tylko dwie sieci w paśmie 2,4 GHz.

Oba routery Asus RT-AX88U zostały połączone ze sobą – jeden z nich pracował w trybie routera, a drugi w trybie Media Bridge. Modyfikacja parametrów połączenia bezprzewodowego następowała na routerze, drugie urządzenie do tych zmian dostosowywało się automatycznie.

Lokalizacja C1

Oba routery znajdują się w tym samym pomieszczeniu, dzieli je odległość 3 m.

W testach przeprowadzonych w pierwszej lokalizacji (zestaw średnich plików, jeden duży) najszybszymi połączeniami okazały się te, w których użyto kanału o 160 MHz. W próbie kopiowania zestawu średnich plików użyty standard nie miał znaczenia, gdyż czas potrzebny na wykonanie zadania był jednakowy. W próbie kopiowania jednego dużego pliku większą prędkość uzyskano, wykorzystując 802.1ax. Próby kopiowania zestawu małych plików pokazały, na co stać nowy standard, połączenia zestawione w ramach 802.11ax (niezależnie od szerokości kanału) były najszybsze.

W próbach wykorzystujących pasmo 2,4 GHz najwyższe prędkości uzyskano, gdy pliki były kopiowane przez połączenia wykorzystujące kanał o szerokości 40 MHz 802.11ax. 

Najkrótszy czas potrzebny na skopiowanie (częstotliwość 5 GHz) zestawu małych plików, zestawu średnich i jednego dużego wyniosły kolejno: 1 min 55 s, 14 s i 10 s. W przypadku zmiany pasma na 2,4 GHz: 2 min 43 s, 34 s i 28 s.

Lokalizacja C2

Odległość pomiędzy routerami wzrasta do 8 m, zostały oddzielone od siebie ścianą.

We wszystkich trzech próbach, w których pliki zostały skopiowane przez połączenia w paśmie 5 GHz, najlepsze efekty dało użycie standardu 802.11ax. Nowa technika wyraźnie góruje nad połączeniami 802.11ac. Zwiększenie odległości i przeszkoda w postaci ściany nie wpłynęła na spadek szybkości kopiowania w próbie, w której został użyty jeden duży plik i zestaw średnich plików.

Połączenia realizowane w ramach standardu 802.11n w dwóch próbach (zestaw średnich plików, jeden duży plik) dały najlepszy wynik. Nowy 802.11ax okazał się lepszy w próbie, w której użyliśmy zestawu średnich plików.

W drugiej lokalizacji dla częstotliwości 5 GHz i 2,4 GHz czas potrzebny na wykonanie zadania dla poszczególnych prób wyniósł: 2 min 25 s / 3 min 40 s  (zestaw małych plików), 14 s / 39 s (zestaw średnich plików), 10 s / 37 s (jeden duży plik).

Lokalizacja C3

Kolejna lokalizacja to zwiększenie odległości o 4 metry (w sumie do 12 m). Routery oddzielają dwie ściany.

Zmiana lokalizacji nie wpłynęła na kolejność uzyskanych wyników podczas prób w paśmie 5 GHz, nadal połączenia wykorzystujące standard 802.11ax górują nad pozostałymi, choć przewaga ich nie jest już tak wyraźna.

Wyniki testów wykorzystujących częstotliwość 2,4 GHz prezentują się znacznie ciekawiej. W dwóch próbach (zestaw średnich plików, jeden duży plik) wybór standardu nie miał znaczenia. Zarówno 802.11n (modulacja 256-QAM, kodowanie 5/6, szerokość kanału 40 MHz), jak i 802.11ax (modulacja 256-QAM, kodowanie 5/6, szerokość kanału 40 MHz) zapewniły jednakową prędkość przesyłu danych. Tu na uwadze należy mieć jednak fakt, że użycie modulacji 256-QAM (802.11n) jest pewnym rozszerzeniem standardu, a wsparcie dla tego rozwiązania oferują nieliczne urządzenia. Takie parametry transmisji zapewniają układy marki Broadcom, na bazie których został zbudowany Asus RT-88AX. Standard 802.11ax po raz kolejny pokazał swój potencjał w próbach kopiowania zestawu małych plików – połączenia zestawione w jego ramach były najszybsze.  

2 min 51 s / 5 min 20 s to najkrótsze czasy kopiowania zestawu małych plików odpowiednio dla pasma 5 i 2,4 GHz. W dwóch pozostałych próbach (zestaw średnich plików oraz jeden duży plik) na skopiowanie plików potrzeba było: 33 s / 1 min 43 s oraz 29 s / 1 min 40 s.

Lokalizacja C4

Odległość wzrasta do 22 m, routery dzielą 3 ściany.

W grze pozostały jedynie połączenia wykorzystujące standard 802.11ac oraz ax. Ustanowienie połączenia w ramach wersji n okazało się niemożliwe. Ponownie łącza 802.11ax były podczas testu najszybsze.

3 min 11 s, 41 s oraz 32 s to najkrótsze czasy kopiowania zestawu małych plików, zestawu średnich i jednego dużego pliku w tej lokalizacji (pasmo 5 GHz). Dla połączeń wykorzystujących częstotliwość 2,4 GHz wyniosły kolejno: 11 min 48 s, 5 min 4 s i 4 min 20 s.  

Lokalizacja C5         

Urządzenia dzieli odległość 28 m i szereg ścian.

To kres możliwość routerów, wszystkie próby zestawienia łącza zakończyły się niepowodzeniem.

Dwa identyczne wyniki w próbach kopiowania jednego dużego pliku (lokalizacja C1 i C2) sugerują, że pliki mogłyby być przesyłane szybciej. Aby zweryfikować hipotezę, zmodyfikowaliśmy topologię sieciową − podobnie jak w przypadku testu agregowanego łącza zostały użyte cztery komputery. Pliki pomiędzy parami maszyn zostały przesłane jednocześnie.

Wykres pierwszy to prędkości kopiowania pomiędzy komputerami, w teście oba routery zostały połączone przewodem (Gigabit Ethernet).

Wykres drugi obrazuje prędkości kopiowania poprzez ustanowione pomiędzy oboma routerami połączenie radiowe (tryb media bridge, 802.11ax, 5 GHz, kanał o szerokości 160 MHz).

Po raz pierwszy łącze radiowe okazało się szybsze od przewodowego 1 Gb/s. W próbie jednoczesnego kopiowania zestawu średnich plików i jednego dużego czas potrzebny na wykonanie zadania okazał się krótszy. Różnica pomiędzy próbami wyniosła kolejno 1 s i 7 s. Dwa zestawy małych plików zostały o 1 min i 13 s szybciej skopiowane metodą tradycyjną wykorzystującą przewód niż przez połączenie bezprzewodowe.

5