Hoe werkt wifi en doorvoersnelheid?

[DeRooney]

Ik wil een accesspoint op zolder omdat daar de wifi vanuit mijn experiabox belabberd is. Maar zit nu te kijken welke wifi doorvoorsnelheid ik zou moeten hebben. 300mbps? 1500? 1800?

Mijn internetverbinding zelf is max50mbps.

In de pricewatch zie ik 300mbps tot 2100mbps. Maar is dat voor een groot gedeelte geen overkill? Of heb ik het nodig om toch een aardige snelheid /verbinding te houden als ik verder van het wifi punt af kom of als er door meerdere apparaten gebruik gemaakt wordt van de AP?

Ik wil bijvoorbeeld ook in de tuin nog wifi kunnen hebben. Nu is mijn tuin 15 meter diep en staat mijn AP op zo'n 6 meter hoogte. Dus even grof gerekend moet er door het signaal zo'n 16 meter overbrugt worden.
Hoeveel mbps wifi heb je dan nodig om toch een aardige verbinding te houden?

Of hoe werkt dit? Heb deze ochtend zitten zoeken naar uitleg hierover maar heb nog geen duidelijkheid kunnen krijgen, anders dan dat van de ene frequentie de range beter is en van de andere de snelheid.

[jadjong]

Wifi is een gedeeld medium. Als jij met 300mbs iets download en iemand anders wil met 0.003mbs een mailtje versturen zakt jouw downloadsnelheid in elkaar, ondanks dat die 0.003mbps in het niet valt bij jouw snelheid. Wat in zo'n situatie kan helpen is een 1800mbps accespoint want die heeft meerdere antenne's. Jij download met 300mbs via de ene antennen en iemand anders maakt verbinding via de andere antenne. Als jouw apparaat ook meerdere antenne's heeft kunnen die gecombineerd worden en zou je bij een leeg accespoint met 1800mbs iets kunnen versturen.

Maar dan kom je bij het andere probleem van wifi en dat is storing. Zowel van magnetrons, kookwekkers als wifi van de buren. Zit jij in de tuin op 20 meter afstand van jouw wifi, maar op slechts 10 meter van de buren, dan kan jouw snelheid in elkaar zakken als de buurman ook iets gaat downloaden. Daar is niets aan te doen tenzij jij en de buren richtantenne's gaan gebruiken, maar dan kan je je laptop niet meer bewegen of de verbinding valt weg.

[DeRooney]

Ok, maar de moraal van het verhaal is dat die snelheden van ap's dus weinig zeggen en dat er niet een simpele rekenmethode is om te bepalen of je dus de 2100mbps hebt.

Maar voor mijn situatie : met dan de 50mbps internet snelheid ga ik niet halen en om te bepalen hoe ik ervoor zorg dat ik ook in de tuin optimaal gebuik maak van de wifi ontvangst is het eigenlijk gewoon een hoop factoren bekijken en meewegen..

[Luxicon]

arjoderoon schreef op zondag 23 augustus 2020 @ 13:08:
Ok, maar de moraal van het verhaal is dat die snelheden van ap's dus weinig zeggen en dat er niet een simpele rekenmethode is om te bepalen of je dus de 2100mbps hebt.

Maar voor mijn situatie : met dan de 50mbps internet snelheid ga ik niet halen en om te bepalen hoe ik ervoor zorg dat ik ook in de tuin optimaal gebuik maak van de wifi ontvangst is het eigenlijk gewoon een hoop factoren bekijken en meewegen..

Of de snelheden in werkelijkheid zo zijn durf ik niet te zeggen, maar bedraad heb je vaak 1Gbit verbindingen. Dat is 1000Mbit / 1000mbps als ik het goed zeg. Als je iets vanuit het netwerk naar een andere computer stuurt, zou je die snelheid kunnen halen. Maar het is de vraag hoe snel de verbinding maximaal is, op het moment verkeer door de router gaat. Dus het WAN verkeer en indien je gebruik maakt van VLANs en verkeer van de 1 naar de andere VLAN zou sturen.

---> Een Wi-Fi / AP is toch al een doorgeef luik, dus die zal zelf niet gaan routeren, dus in die zin ben je afhankelijk van je eigen modem / router / switch. Maar stel dat je via de Wifi bestanden of wat dan ook wil ontvangen en / of versturen, dat bepaalde snelheden vereist, kan het handig zijn als de WiFi is staat is die snelheden aan te bieden.

Enkel 50Mbit internetten zou geen probleem moeten zijn.

[ Voor 19% gewijzigd door Luxicon op 23-08-2020 13:23 ]

[Ben(V)]

Die wifi geadverteerde snelheden zijn volkomen onzin.

Dat zal allemaal theoretische maximum snelheden waar ze ook nog de snelheid van de verschillende banden bij elkaar optellen.
Daar kom je dus effectief nooit ook maar in de buurt.

[dion_b]

Zie mijn reply in je andere topic.

Algemener:
WiFi performance is een combinatie van een aantal factoren:

1) de link rate/MCS, wat op zijn beurt bepaald wordt door subfactoren:

• WiFi-standaard en capabilities radio
• Aantal spatial streams (MIMO)
• Kanaalbreedte
• Signaalkwaliteit oftewel SNR, dus verschil tussen signaalsterkte (RSSI) en ruisvloer.

2) de hoeveelheid beschikbare airtime, dus hoeveel % van de zendtijd in een kanaal gebruikt kan worden voor de communicatie.
3) protocol overhead door headers, error correction en verplichte wachtpauzes tussen uitzendingen.

3 is het makkelijkst: ga bij WiFi-n, ac of ax uit van ~1/3 overhead, dus 2/3 van wat je uit 1 en 2 haalt is effectief mogelijk.

2 is meetbaar, maar verandert continu nav omstandigheden. Als je in een totale bunker van een huis woont zonder enige interferentie van buitenaf en je hebt je eigen APs niet ingesteld dat ze elkaar storen, heb je buiten de beacons die door AP verstuurd worden ("hoi, hier ben ik, dit is mijn netwerk") geen ander verkeer. In 2.4GHz nemen die beacons doorgaans 3% van airtime in, dus hou je 97% over, in 5GHz nemen ze doorgaans 0.6% in dus hou je 99.4% over. Maar de meesten van ons wonen in drukkere gebieden. Wat je bij voorbaat kunt zeggen is dat iedere 2.4GHz SSID in het kanaal 3% van airtime opsnoemt, en iedere 5GHz SSID 0.6%. Als je tien netwerken in zelfde - en/of overlappende - kanaal ziet, dan weet je dat je dus in 2.4GHz al 30% van airtime kwijt bent, nog voordat een van je buren ook maar een bit aan payload verstuurd heeft. Daar komt dus alles dat wel effectief verstuurd wordt bovenop.

1 is als je goed thuis bent in de materie eenvoudig te bepalen, maar voor de leek wat lastiger. Twee diagrammen kunnen je helpen:
1) een mapping van SNR (in dB) naar max haalbare MCS (Modulation Coding Scheme) per WiFi-standaard:
https://community.cisco.c...cs-to-snr-single-page.pdf
2) een mapping van MCS + aantal spatial streams (MIMO) naar link rate in Mbps
Wikipedia: IEEE 802.11ac

Hoe ga je dus te werk om performance te bepalen?
- zoek relevante specificatie (WiFi-standaard, band en aantal spatial streams) op van de devices die moeten communiceren. Neem de laagste gemeenschappelijke waarde, dus 1x1 2.4GHz-only client vs 3x3 2.4GHz+5GHz AP is nog steeds max 1x1 2.4GHz
- meet SNR op beoogde plek als het kan (zeldzaam), lukt dat niet, meet RSSI (in dB). Dat kan altijd wel met apps, op windows laptop kan het zonder app door netsh wlan show interface in een command prompt uit te voeren en dan de helft van de percentage signal strength op te tellen bij -100dBm, dus 0% is -100dBm, 50% is -75dBm, 100% >=-50dBm etc. Als je niet weet wat de ruisvloer is, kun je doorgaans uitgaan van -97dBm totdat tegendeel bewezen wordt, dus bij -75dBm RSSI kom je uit op -75 - -97 = 23dB SNR. Heb je nog helemaal geen AP op die plek staan (situatie TS), ga dan uit van -50dBm in zelfde ruimte, -75dBm in aangrenzende ruimte. Dus in zelfde ruimte 47dB SNR, aangrenzenden ruimte 23dB SNR.
- zoek dan in eerste tabel op wat voor je WiFi standaard (WiFi-n 20MHz of WiFi-ac 80MHz) de maximale MCS is voor die SNR. Bij 47dB haal je altijd maximale MCS, dus 7 bij WiFi-n, 9 bij WiFi-ac. Bij 23dB zul je bij WiFi-n 20MHz uitkomen op MCS 6 en bij WiFI-ac 80MHz op MCS4
- zoek dan in tweede tabel op wat de link rate gaat zijn bij die MCS en het aantal spatial streams, bij correcte kolom qua kanaalbreedte. Kies bij hoogste MCS (7 of 9) voor short guard intervals, bij lagere MCS voor long guard intervals. Dus stel een 1x1 WiFi-n op 20MHz met MCS 6 - dan kom je uit op 58.5Mbps, stel een 2x2 WiFiac op 80MHz met MCS 4 - dan kom je uit op 351Mbps.

Dat is dus de maximale bruto link rate voor je situatie. Vervolgens moet je een schatting doen van beschikbare airtime. Zoals hierboven beschreven weet je dat zeker voor beacons: per SSID in het kanaal -3% in 2.4GHz, -0.6% in 5GHz. Waar je geen idee van hebt is hoeveel verkeer er overheen loopt. Gelukkig kun je dit vrij eenvoudig herleiden:
- zet op beoogde plek een WiFi client neer waar je link rate van kunt uitlezen. Windows laptop vodoet prima.
- verbind met een WiFi-netwerk in beoogde band- en kanaal.
- Lees met netsh wlan show interface uit wat de link rate is en noteer.
- Voer een speedtest uit naar een known-good server (liefst in eigen netwerk, tip: iperf3), en noteer.
- Protocol overhead is ~1/3, dus bij 100% vrije airtime zou je 66% van de link rate moeten kunnen halen met speedtest. Als je minder dan dat haalt, is het verschil gevolg van bezette airtime. Dus bereken: (meetwaarde)/(link rate*(2/3))=deel beschikbare airtime.

Mooie is dat die percentage ook geldt voor andere apparatuur, dus je kunt deze meting desnoods met de mobile hotspot van je telefoon uitvoeren en op basis daarvan een uitspraak doen over te verwachten performance van een high-end AP, zolang hij maar de juiste band en kanaalbreedte ondersteunt.

Dus, je hebt 1 en 2, daar moet 3 vanaf.

Rekensom wordt dan: waarde van 1 (in Mbps) keer 2 (percentage) keer 2/3 (overhead). Et voila, je weet wat voor performance je kunt verwachten


Nu, twee belangrijke kanttekeningen:
- In deze berekening ga ik uit van een 'standaard' ruisvloer van -97dBm. In heel drukke gebieden zal een deel van WiFi-verkeer als ruis gedetecteerd worden waardoor die ruisvloer fors omhoog zal gaan. Ook heb je legio non-WiFi-apparaten (van microgolfoven en radar tot draadloze AV-transmitters en babyfoons) die voor WiFi als ruis werken. Gevolg is veel lagere MCS en dus performance. Bovendien is alles onder MCS 3 instabiel te noemen, ongeacht daadwerkelijke bandbreedte.
- Zowel ruisvloer als beschikbare airtime veranderen continu. Met een momentopname heb je nul garantie dat het 5 uren, minuten of zelfs seconden later hetzelfde zal zijn. Je kiest het best de drukste momenten waarop je de slechtste ervaringen hebt voor zo'n meting.

Er zijn nog wel wat meer factoren die meespelen, denk aan dingen als antenna diversity (als je 2x2, 3x3 of zelfs 4x4 AP luistert naar een 1x1 of 2x2 client kan het ongebruikte antennes inzetten om het signaal op te schonen, waardoor je wat SNR wint tov een AP met zelfde MIMO configuratie als client), beam forming en zo nog een paar dingen die het signaal lichtelijk kunnen opvijzelen. Maar voor het grote plaatje is dit gerommel in de marge.
MU-MIMO en OFDMA zijn vooralsnog in thuissituaties volkomen nutteloos of zelfs contraproductief. Negeer reclameblaat erover.


TLDR: nauwkeurige voorspelling van snelheid op een locatie is haalbaar, maar of je het nodig hebt? Zorg dat alles waar performance relevant voor is op 5GHz werkt, zorg voor een AP op dezelfde verdieping en liefst in dezelfde kamer, en je gaat blij zijn. 2.4GHz en AP ver weg is recept voor slechte ervaring, al helemaal als je in een drukke buurt zit met veel andere netwerken.

[Ben(V)]

Als je alles zo leest zou je beginnen te denken dat het al heel bijzonder is dat wifi gewoon werkt.

[dion_b]

Ben(V) schreef op zondag 23 augustus 2020 @ 14:51:
Als je alles zo leest zou je beginnen te denken dat het al heel bijzonder is dat wifi gewoon werkt.

Tja, en dan gaat dit nog enkel over de te verwachten throughput

IEEE 802.11-2016 (meest recente standaard) heb ik even niet bij de hand, maar IEEE 802.11-2012 was al 2695 pagina's lang, en het is er sindsdien zeker niet korter op geworden


Je kunt prima een paar simpele vuistregels voor WiFi geven die in de meeste gevallen gelden, maar zodra je in afwijkende situaties terecht komt (o.a. door het negeren van die vuistregels...) is het a) inderdaad een wonder als je een goede verbinding hebt en b) kun je niet om de complexiteit heen.

Er is een heel goede reden waarom de mensen die het meest van WiFi af weten juist ook degenen zijn die het hardst roepen dat je alles wat je bedraad kunt aansluiten ook bedraad moet aansluiten

[D_Jeff]

Toch even nieuwsgierig hoe @dion_b denkt over de "mesh meuk"

[Ben(V)]

Mesh is a marketing mess.

[dion_b]

D_Jeff schreef op zondag 23 augustus 2020 @ 15:06:
Toch even nieuwsgierig hoe @dion_b denkt over de "mesh meuk"

Er is een heel goede reden waarom de mensen die het meest van WiFi af weten juist ook degenen zijn die het hardst roepen dat je alles wat je bedraad kunt aansluiten ook bedraad moet aansluiten

Maar als je me echt de bek openbreekt:

A ) vanuit perspectief gebruiker:

- Mesh klinkt aantrekkelijk, maar is op termijn duur.

Toevallig heb ik afgelopen week een lifecycle cost analysis gedaan van een aantal in-home backbone technolgies op het werk. Rekensom is simpel:

Mesh kost ~EUR 100 voor een set die vergelijkbare dekking levert als een enkele bedrade AP. WiFi-standaarden volgen elkaar snel op. Verwachte functionele levensduur van een WiFi-oplossing is hooguit 4 a 5 jaar. Stel je neemt het ruim en kiest 5 jaar. Dat betekent dus dat je elke 5 jaar een nieuwe set a EUR 100 mag kopen. Over 15 jaar kost het je dus EUR 300.
Bedrade AP kost elke 5 jaar EUR 50, plus eenmalig de kosten van draadje leggen. Al laat je het door een ander doen die je via Marktplaats of Werkspot inhuurt, het gaat niet meer dan EUR 75 kosten. En die Ethernetkabel kan minimaal 15 jaar mee (bedenk dat Cat5e 20 jaar geleden gemeengoed werd en pas nu met 1GbE tegen grenzen aan loopt, maar met 802.3bz en 2.5GbE nog flink vooruit kan). Dus per 15 jaar kost het EUR 225.
_{Edit: genoemde bedragen zijn inkoop, verkoop mag je rustig voor zowel mesh als AP 50% optellen. Verandert uitkomst overigens niet significant.}

- Mesh is traag.

Best-case gebruik je dure tri-band devices waardoor in ieder geval het mesh netwerk zichzelf niet stoort. In dat geval is de performance gelijk aan de traagste 'hop' plus paar ms extra latency. Die hop zal met in dat segment gangbare 4x4 radio's ws uitkomen rond de 400Mbps. Maar dan zit je in een prijscategorie van > EUR 250 per 5 jaar. In het EUR 100 segment heb je het feitelijk over dualband repeaters, meestal 2x2 MIMO. Performance is dan lastiger om uit te rekenen, maar met traagste hop gedeeld door het aantal hops kom je er aardig in de buurt. Dan mag je met 50Mbps al blij zijn.
Ter vergelijking: als je anno 2000 Cat5e gelegd zou hebben, kon je het nu, 20 jaar later, gewoon laten zitten en betere prestaties krijgen dan de duurste mesh. Heb je dat niet gedaan, dan zou Cat5e ook nu met 1GbE nog steeds beter presteren dan de duurste mesh. En als je anno 2020 Ethernet trekt, doe je Cat6. Dat kan minimaal tot 10Gbps vooruit, wat rustig 15 jaar gaat voorlopen op iedere WiFi-standaard die door een enkele muur of vloer heen gaat - en wederom, dit is ook nog eens een fors goedkopere oplossing dan zelfs low-end mesh, ook als je de kosten van een installateur en de kosten van bedrade AP's eens per paar jaar vervangen meerekent

- Mesh is lastig optimaal te installeren. Zoals gezegd bepaalt de traagste hop de totale performance, wat dus betekent dat je voor optimale performance de hops zo identiek mogelijk moet maken. Dat vereist allereerst dat je inzage hebt in hoe het signaalverloop door je huis is, en ten tweede dat je dan op ideale plek ook nog een stopcontact in de buurt hebt, plus een plek om die mesh node (met acceptabele WAF) te plaatsen. Kans op beide is minimaal, waardoor mesh sets doorgaans verre van optimaal geinstalleerd worden met ditto performance.

Mesh performance voldoet voor de eisen van nu, maar nauwelijks meer dan dat. Zodra 4k content gemeengoed wordt, gaan dualband meshoplossingen massaal omvallen. Tri-band blijft wel presteren, maar zullen ook erg duur blijven.


B ) vanuit perspectief maatschappij:

- Mesh vervuilt. Elk pakketje moet meerdere keren door de lucht. Met tri-band kun je voorkomen dat je met jezelf stoort, maar cumulatief maakt het niets uit. Als in een wijk de helft van de woningen mesh sets met gemiddeld drie hops per pakket doen, ga je links- of rechtsom gemiddeld drie keer meer druk op schaarse airtime leggen. Dat gaat in drukke wijken de WiFi-prestaties voor iedereen (incl de mesh-gebruikers) verlagen. Mesh in betonbunkers met goede isolatie en HR++ glas is nog te overzien, maar daarbuiten is het een typische tragedy of the commons waarin mensen steeds meer moeten investeren voor steeds minder resultaat.

[ Voor 14% gewijzigd door dion_b op 23-08-2020 15:33 ]

[D_Jeff]

Lang verhaal kort:
Ethernet kabel is koning, duurdere Wifi AP (Single!) de mooie back up voor als dat niet kan.

Check?

[DeRooney]

Ben(V) schreef op zondag 23 augustus 2020 @ 14:51:
Als je alles zo leest zou je beginnen te denken dat het al heel bijzonder is dat wifi gewoon werkt.

als gemiddelde consument heb je dus geen flauw benul van wat je koopt en of het wel is wat je nodig hebt.
maar wordt je enkel sappig gemaakt met theoretische bandbreedtes...

Er is een heel goede reden waarom de mensen die het meest van WiFi af weten juist ook degenen zijn die het hardst roepen dat je alles wat je bedraad kunt aansluiten ook bedraad moet aansluiten :

heb de getrokken kabel nu getest. En mijn performance valt om zo te zeggen wat tegen (haal met die kabel op zolder max 33 mbps downstream (maar via wifi slechts 15 mbps).
met een utp kabel, 1 meter lengte in de experiabox geprikt haal ik 48 mbps en via via wifi aan de keukentafel, zo'n 5 meter van de experiabox haal ik 51 mbps...

[ Voor 41% gewijzigd door DeRooney op 26-08-2020 14:14 ]