REDES DE COMUNICAÇÕES MÓVEIS 2º Trabalho de Laboratório. DESEMPENHO E LIMITAÇÕES DE REDES SEM FIOS IEEE Introdução

Mestrado em Engª de Redes de Comunicações

REDES DE COMUNICAÇÕES MÓVEIS

2º Trabalho de Laboratório

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Segunda-Feira, 16:30h

Alunos

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DESEMPENHO E LIMITAÇÕES DE REDES SEM FIOS IEEE802.11

1- Introdução

Para analisarmos o desempenho e limitações das redes IEEE802.11 neste trabalho, vamos comparar resultados obtidos, em situações controladas por nós, do desempenho da IEEE802.11a e IEEE802.11g.

A norma IEEE802.11a trabalha sobre o espectro de frequências dos 5GHz, com varaições diferentes para a Europa, EUA e Japão. Já a IEEE802.11g funciona nos 2,4GHz, frequência bastante povoada. Ambos utilizam OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), tendo os mesmos valores possíveis para os débitos totais(Mbps) idênticos: 6,9,12,18,24,36,48 e 54. A norma 802.11g pode ainda utilizar tecnologia existente na 802.11b, o DDSS (Direct Sequence Spread Spectrum), facto que não queremos que aconteça nesta actividade laboratorial pois iria afectar o desempenho da 802.111g.

2- Objectivos

Os objectivos deste trabalho são:

 Caracterização de uma rede local sem fios, IEEE802.11g e a;  Observação de fenómenos característicos – terminal escondido

3- Metodologia Experimental

Antes de realizarmos a actividade experimental no laboratório, foram decididos os pontos para preparação da mesma. Foram preparados scripts para acelerar todo o processo.

Nome

Número

João Salada

57849

Marco Alves

57846

Carlos Simões

57771

Assim, ficou decidido o seguinte:  Hardware a utilizar:

o Router WiFi Microtik o PC1 (Servidor Iperf)

 PC Laboratório

 Sistema Operativo: Ubuntu  Placa Ethernet

o Portátil 1

 Placa de Wireless: Intel PRO/Wireless 2200BG  Processador: Pentium M 1.6GHz

 Sistema Operativo: Ubuntu 10.04  Memória Ram: 786 MB

o Portátil 2

 Placa de Wireless: Intel®PRO/Wireless 3945ABG  Processador: Intel Core 2 Duo 2.2GHz

 Sistema Operativo: Ubuntu 10.04  Memória Ram: 2GB

 Software a utilizar:

o Configuração do AP: WinBox o Teste de conectividade: Ping o Medição do débito: Iperf

o Controlo do débito máximo: Iwconfig No decorrer do laboratório:

Tarefa 1– Configuração do Ponto de Acesso

Para iniciarmos os testes foi necessário configurar o AP 802.11. Foi utilizada uma ligação Ethernet ao mesmo e o WinBox, a partir do qual conseguíamos entrar no sistema do AP:

 Foi criada uma Bridge no AP, onde foram adicionada uma interface Wireless e uma Ethernet.

 A interface Wireless foi configurada da seguinte maneira: o Norma a utilizar: 802.11g ou 802.11a consoante os testes o Definida SSID com nome RCM-04

o Escolhido o canal a usar, tendo em conta o facto de este não estar a ser utilizado por nenhum outro AP e desse encontrar o mais distante possível de todos os outros. Foi utilizada a ferramenta de scan do AP para realizar a pesquisa.

o Desligado o RTS/CTS( mais tarde seria activado para realização de outros testes)  O DHCP, foi activado e configurado com a seguinte pool de endereços: 192.168.1.1/24 Tarefa 2 – Caracterização de Débitos

 Foi montado um servidor Iperf UDP e TCP no PC1, ligado ao AP por Ethernet. o Comando utilizado para servidor UDP

 iperf -su -B ‘ip do servidor’ -i 1; o Comando a utilizar para servidor TCP

 iperf -s -i 1

Tarefa 2.1 Débitos UDP/TCP sem Interfências (802.11g)

 Correu-se o Iperf num portátil ligado ao AP via Wireless: o Testado débito UDP com o seguinte comando:

 iperf –uc ‘ip do servidor’ –b 54MB –i 1 –t 60 o Testado débito TCP com o seguinte comando:

 iperf –c ‘ip do servidor’ –i 1 –t 120 -N o Procedimento repetido mas com RTC/CTS ligado

Tarefa 2.2 – Débitos UDP/TCP com influência de outro terminal

 O mesmo cenário da tarefa anterior, mas desta vez com outro portátil associado ao mesmo AP, enviando continuamente dados para outra instância o iperf via UDP no PC1:

o Foi utilizado o seguinte comando, para cria um servidor iperf a escutar noutra porta:

 iperf -su -B ‘ip do servidor’ -p 6001 -i 1  Repetidos os mesmos testes de cliente a partir do portátil.

Tarefa 2.3 – Débitos UDP/TCP em 802.11ª  Modificada no AP a norma para 802.11a.  Escolhido canal livre.

 Repetido processo explicado na tarefa 2.1.

4- Resultados Obtidos

Começámos por realizar os testes com o AP configurado para operar na norma 802.11g, estando representado no seguinte gráfico os 4 casos de teste.

Observa-se uma melhor prestação por parte do protocolo UDP, independentemente do facto de estar activado o mecânismo RTS-CTS, embora a presença deste último faça descer a prestação de ambos os protocolos.

Passámos em seguida para o teste com mais um portátil associado ao AP, para o qual obtivémos os seguintes resultados:

Aqui a situação altera-se para o caso do protocolo TCP, em relação à experiência anterior, que não sofre descida do débito por ter activado o mecânismo RTS-CTS.

Ao colocarmos um limite de 2Mb/s na interface de interferência, obtivémos os seguintes resultados:

Aqui nota-se uma melhor performance por parte do protocolo TCP, mas continuou-se a observar uma tendência que o mecânismo RTS-CTS afecta adversamente a performance das ligações.

Finalmente, realizou-se o teste semelhante ao primeiro, apenas alterando a norma utilizada pelo AP para 802.11a. Novamente, os resultados obtidos estão representados no gráfico seguinte com os 4 casos diferentes representados por barras diferentes.

Os resultados são, para todos os casos de teste, superiores aos registados para a norma 802.11b/g, havendo, porém, uma semelhança nas variações entre os casos de teste.

5- Análise de Resultados

1- Débitos UDP/TCP sem interferências

Como é sugerido pelo gráfico, uma ligação UDP obtém um maior débito face a TCP, visto ser um protocolo sem controlo de fluxo, e assim, consegue utilizar completamente os recursos oferecidos pelo canal ao máximo durante toda a transmissão.

Por outro lado, como o TCP opera com mecânismos de controlo de fluxo, a velocidade da transmissão varia ao longo do tempo, sacrificando a possibilidade de transmitir a um débito mais elevado durante mais tempo.

Finalmente, o mecânismo RTS-CTS, utilizado para reduzir colisões entre terminais a utilizar o mesmo meio para transmissão, causou uma diminuição nos débitos das transmissões, o que era esperado, visto serem trocadas mais mensagens por cada trama de dados 802.11.

2- Débitos UDP/TCP com influência de outro terminal

Para o primeiro caso desta experiência, verificou-se que ambos os protocolos sofrem redução nos débitos apresentados sem interferência, embora a redução seja menos acentuada para o protocolo UDP.

No segundo caso, ao limitarmos o ritmo da interface de rede a 2Mb/s, acabámos por gerar ainda mais tráfego, visto haver maior fragmentação dos pacotes. Notou-se aqui, que o protocolo TCP, através do seu controlo de fluxo, conseguiu ter menores perdas.

3- Débitos UDP/TCP 802.11a, sem interferências

Os resultados deste último deste apresentam uma distribuição semelhante em relação aos dois casos de protocolo de transporte utilizado, e a presença ou não de mecânismo RTS-CTS: UDP tem maiores débitos do que TCP, e em ambos os protocolos há uma queda de débito com a activação do mecânismo de RTS-CTS.

Porém, registaram-se débitos médios mais elevados do que no caso da primeira experiência, o que se pode dever ao facto de esta norma operar numa banda de frequências menos suspectiva a interferência de outros equipamentos (nomeadamente receptores Bluetooth ou telefones sem fios).

Finalmente, este teste mostra que nunca se terá um débito de 54Mbit/s, como aliás já havia sido notado nas aulas, visto haver algum overhead adicionado pela informação para manter a ligação aberta. Como tal, esperávamos um limite no débito de 32Mbit/s, e foi esse o resultado que obtivémos.

6- Conclusões

A norma 802.11g, sendo uma boa evolução da versão b, continua a sofrer do mesmo problema de utilizar uma banda de frequências já de si só bastante populada. De notar também, que comparada com a norma 802.11a, existe uma maior sobreposição de canais, o que origina uma influencia por parte de outros AP’s na zona. Mas ainda assim, é possível obter-se débitos mais que suficientes para a maioria das aplicações dos dias de hoje.

Este facto não se aplica à norma 802.11a, que opera num espectro menos populado, e vê-se menos afectada por interferências geradas por aparelhos externos à rede.

Porém, pelo facto de se utilizar um meio de propagação partilhado, quanto mais terminais estiverem ligados ao mesmo AP, pior será a prestação obtida do canal, embora isso possa ser amenizado com a utilização do protocolo TCP, de modo a que o débito seja ajustado de acordo com a congestão da rede.