AirFiber24 – ostrý test z reálného provozu

Konečně tedy došlo na nasazení novinky od Ubiquiti do ostrého provozu. A Vy se pojďte podívat jak to celé dopadlo.
Když jsem si jel vyzvednout spoj, byl jsem plný očekávání. Viděl jsem, co dělal pod zátěží nekompromisního RFC testeru Exfo. Slyšel jsem a četl nejrůznější názory na propustnosti a parametry. Navíc po shlédnutí promo videa a nastudování datasheetu jsem si udělal i vlastní obrázek. Jdeme na to!

Den první – cesta domů

Balení mi na první pohled připomnělo výrobek od Apple. Fešný přebal z lesklého bílého kartonu, na něm dominující nápis zboží a obrázek (bohužel foto přebalu nemám, nechtěl jsem ho při převozu poškodit). Po sundání tohoto přebalu se ovšem ukázala obyčejná krabice, ve které se ve spoustě pěnové výplně nacházela anténa s namontovanou radiovou jednotkou a díly mechaniky v menší extra krabici.

Myslím si, že ani v Ikea by se nemuseli stydět za balení šroubů a dílů mechaniky. Sice by to asi zrovna dvakrát nehrálo s jejich politikou úspory místa a ekologie, ale co už, v San José na to evidentně mají, tak ať je to vidět. Součástí balení byl i quick guide, ze kterého si dovolím vypsat pár základních údajů:

specifikace	duplexy	ledky a porty	prohlášení o shodě

Frekvence: 24,05 – 24,25 GHz

Šířka pásma: 100 MHz pro TDD, 100+100 MHz pro FDD

Přenosové rychlosti FDD:

1500 Mbps @ 64QAM MIMO

1000 Mbps @ 16QAM MIMO

500 Mbps @ QPSK MIMO

250 MBPS @ QPSK SISO

Přenosové rychlosti TDD:

760 Mbps @ 64QAM MIMO

507 Mbps @ 16QAM MIMO

253 Mbps @ QPSK MIMO

127MBPS @ QPSK SISO

Citlivost:

-66 dB @ 64QAM MIMO

-72 dB @ 16QAM MIMO

-78 dB @ QPSK MIMO

-80 db @ QPSK SISO

Dle tohoto datasheetu vypadá spoj velmi pěkně, ale známe stará dobrá slova – papír snese všechno.

Dále se podívejme na konstrukci celého zařízení. Dvojitá parabola je poměrně neobvyklým jevem, a to o to víc, když je celá z plastu. Na první pohled vypadá sice jako hliníkový masiv, ale kovová je pouze radiová jednotka, která je nedílnou součástí antény. Plastová anténa byla zvolena nejspíš kvůli výrobním nákladům a hmotnosti a bude zřejmě uvnitř pokovená nebo polepená hliníkovou folií (nechtěl jsem parabolu otevírat násilně, když ji mám pouze zapůjčenou). Kovová je samozřejmě mechanika, která na první, a bohužel i na druhý pohled nejeví známky nějaké extrémní pevnosti, což by u pojítka s takovouto frekvencí mohlo mít za důsledek poměrně velké potíže. Toto chce nejspíše výrobce obejít umístěním antény na mechaniku přes čtyři silentbloky. Celé to ovšem spíše působí hodně fórově.

No, dost bylo teorie, přejděme k praxi.

Den druhý – montáž

Rána jsem nemohl dospat a vzhledem k tomu, že byla zima a měl jsem mokrou střechu, určil jsem za vhodnější místo instalace balkón. Tam jsem během pár chvilek namontoval prozatímní výložník a na něj jsem aF24 přidělal – dle návodu. Tedy nejdříve jsem přišrouboval zadní část mechaniky, na kterou se má pak celá jednotka pověsit.

výložník	mechanika	mechanika – pevnost

Mechanika se kupodivu díky své konstrukci dobře směrovala do základního azimutu, nicméně mne velmi zarazila její pevnost, když jsem utahoval podle zvyklostí. Je pravda, že třeba Ubiquití RocketDish pro M5 zařízení má tuhost mechaniky taky trochu slabší, ale dle mého rozhodně není tak papírová jako u aF24. Bohužel jsem musel utahovat tak dlouho, až se třmeny začaly ohýbat. Do té doby se dalo mechanikou ručně otáčet po výložníku. Taky by asi pomohlo, kdyby zoubky vyřezané na třmenech nezmizely po prvním lehčím dotažení. Inu, co chtít po cca 3mm tlustém, naohýbaném plechu. Po přišroubování mechaniky došlo na zavěšení celé antény s jednotkou. Ta se jednoduše pověsila na čtyři šrouby na mechanice.

Do okamžiku, než jsem chtěl tyto šrouby dotáhnout, jsem netušil, proč mají mimo šestihranné hlavy i drážku na křížový šroubovák. Prostor v mechanice totiž zcela vylučuje použití klasického stranového či ráčnového klíče. Takže musí přijít na řadu kombinace křížový šroubovák a očkový klíč, či ráčna s ořechem. Nemaje zrovna po ruce ráčnu, jsem zvolil první variantu a po utažení šroubovákem jsem po 1/12 otočky (opravdu tam není na víc místo) dotáhl postupně všechny čtyři šrouby za neustálého proklínání vývojářů. To jsem ovšem ještě netušil, co mne bude čekat při ladění…

Na protistraně jsem již po předešlém nezdaru složil komplet anténu v autě a vynesl ji hotovou na stožár. Tam jsem odhalil veliký nedostatek, který nastane při výše zmíněném ladění. aF24 má na spodní části 3 GEth porty a mezi nimi se nachází segmentový displej o dvou číslech (zavzpomínal jsem na staré dobré časy s 10 GHz spoji od SVM). To je koneckonců docela příjemné, když vidím bez jakéhokoli měřáku aktuální signál, že? Ale koho ten displej napadlo nacpat mezi ty GEth porty tak, že na něj není vůbec vidět?! Na stožáru jsem musel viset pod anténou, abych na displej viděl, přičemž jsem pak pořádně nedosáhl na všechny šrouby, ale doma bych musel díky umístění na balkónu ladit po telefonu s někým, kdo sedí u web managementu, nebo zaměstnat někoho z přízemí s dalekohledem. Naštěstí jsem v dílně našel malé zrcátko na teleskopu, které používám na šmírování tajných zákoutí motorového prostoru mého auta, a tak už zbývalo jen přelouskat zrcadlově zobrazená čísla.

A jak se tedy ladilo? Při montáži jsem se snažil mířit co nejpřesněji, díky konstrukci mechaniky to šlo velmi pěkně v obou rovinách. Po zapnutí jsem ladil nejdříve stranu ze stožáru. Výchozí hodnotu (40), se kterou jsem začínal, se mi lépe vyladit nepovedlo. Z druhé strany jsem si přilepšil o jedničku dolů, což bylo dobře. Jak jsem totiž posléze zjistil, displej ukazuje signál v dBm, stejně jako web rozhraní. Čili čím menší číslo, tím lepší. Malá nápověda v podobě dvou písmenek u displeje by určitě pomohla. Antény kupodivu vykazovaly klasické dva postranní laloky v obou polarizacích. To jsem popravdě ani nečekal. Při dotahování šroubů jsem byl značně nejistý, jak moc se do toho můžu opřít, neboť jsem měl stále takový zvláštní pocit, že někde něco strhnu. Naštěstí k tomu nedošlo, nicméně vychytat utažení tak, aby se nic nehýbalo a přitom nebyly strženy závity v maticích, bylo velmi zábavné. Nakonec i přes veškeré dotažení se celá anténa díky konstrukci se silentbloky třese jak drahý pes, a vůbec se tak nějak divně kroutí.

Operační systém a dohled

Jádro operačního systému na Ubiquiti zařízeních je založeno na Linuxu. Stejně je tomu i u aF24. Narozdíl od klasických produktů řady airMax zde ovšem v shellu chybí iwconfig, resp. iwconfig nic neukáže. Modul v kernelu již není zjevně na bázi atherosu, jako tomu bylo i u PowerBridge M10, a pod názvem airfiber_network se zahaluje do tajemného hávu, pod kterým je vidět pouze základní nastavení rádiových parametrů z webu. Ve výpisu síťových rozhraní přibylo jedno s názvem air0, které je v promiskuitním režimu (u transparentního bridge je to nutností) a tím jeho upovídanost bohužel končí. Více pouze přes webové rozhraní, příznačně označeném airOS F.

Po naťukání notoricky známé IP adresy 192.168.1.20 na nás vyskočí tradiční login. Jméno a heslo je opět standardní, tedy ubnt/ubnt. Prostředí je velmi podobné standardnímu airOS. Panely Main s přehledem, Wireless s nastavením bezdrátové části, Network s drátovou částí, Advanced s rozšířenými možnostmi, Services s nastavením systémových služeb a System s nastavením uživatelských účtů, názvu a možnost upgradu firmware.

Za zmínku určitě stojí panel Main, kde se v pravém dolním rohu ukazuje oproti tradičnímu airOS místo aktuálních přenesených dat na wifi části maximální kapacita celého spoje. Informuje nás průběžně o maximální rychlosti, kterou lze dosáhnout. A ta se po vzoru M5 a M10 spojů mění se stejnou, ne-li větší rychlostí – tak asi proto.

Ve Wireless panelu je možnost nastavit název spoje (proč?), zabezpečení (proč?), mód master/slave, half nebo full duplexní režim, TX a RX frekvence, výkon v rozsahu 0-33 dBm a čtyři různé modulace. Lze také zapnout automatickou změnu modulace, která ovšem funguje velmi podivně a spíše škodí už tak nešťastnému přenosu dat.

U dalších panelů není nic významného či nového, spíš je všechny doslova oholili jen na nezbytně nutné položky. Dohromady se tedy nedá nic moc nastavit, což je asi i dobře, protože se toho alespoň nedá moc zkazit. I když co zde vyloženě chybí, je automatická regulace výkonu. Bylo by dobré, kdyby spoj nemusel neustále svítit do vzduchu více, než musí, a kdyby při zhoršeném počasí sám výkon přidal.

Měření – jak a na čem to celé probíhalo

Jakožto měřící přístroje jsem si vybral odzkoušenou desku od Intelu s procesorem Atom D510 @ 1.6GHz, 2 GB RAM a RTL8111Gbit síťovou kartou, Macbook Pro s Intel C2D @ 2.6 GHz, 6 GB RAM a Marvell Yukon 88E8055 Gbit, a Mac Mini s Intel C2D @ 2 GHz, 2 GB RAM a blíže nespecifikovanou Gbit síťovkou. Na testy IPTV jsem použil HP Mini 5103 s Intel Atom N550 @ 1.5 GHz a 2 GB RAM.

Pro základní testy přenosů jsem používal webserver Apache2 či Lighttpd a cca 180 MB velký soubor nahraný v ramdisku. Při testech na stole se mezi libovolnými stroji vždy rychlost blížila maximální kapacitě – tedy 1 Gbit. Generování symetrické a paketové zátěže probíhalo pomocí obyčejného pingu s různými velikostmi paketů a různým časováním. Testy televize probíhaly s pomocí aplikace TSReader, která analyzuje data multicastu a jejich chybovost. Pro zobrazení streamu byl použit program VLC.

U některých testů bylo pro srovnání použito i klasické Nko – tedy link přes Rocket M5. Vzdálenost obou spojů byla identická, a to 600 metrů. Firmware u aF24 byl aktualizován oproti tomu, se kterým jsem spoj dostal. Server ubnt.com momentálně nabízí jedinou verzi – 1.0-build 14141 (původní verze je vidět na screenshotech z airOS).

Jistě se leckdo pozastaví nad metodou, jak jsem měřil. Rád tedy vysvětlím, proč používám právě tyto postupy. Po letech praxe ve wifi jsem zjistil, že pořádně zatopit bezdrátovému spoji dokáže pouze běžný provoz klientů. Ten se ale bez profi zařízení simuluje velmi obtížně. Na dostupných počítačích či platformách lze využít pod OS Linux všelijaké utility. Ovšem ani s jejich pomocí není snadné dát rádiu zabrat. V tomto ohledu je jednoduchý datový tok v obou směrech dobrý test, který umí dostat každý spoj až na hranice svých sil. A když se k tomu pustí ping s malými pakety a hodně malým intervalem (obvykle v milisekundách), dojde k zatížení obou zásadních vlastností – propustnost velkého množství paketů a objemu dat. Pokud je na obou stranách dostatečně silný hardware, lze zátěž testovat pouze ping-em s velkými pakety a k tomu ještě přidat pár malých. Tímto způsobem lze vygenerovat kolem 350 Mbit symetrického toku a cca 60000 paketů za sekundu.

Testy

První test se zaměřil na několikamegabitový tok generovaný pakety o velikosti 14 720 bytů. Spoj byl nastaven na 1xQPSK/SISO@127 Mbit – tedy základní rychlost. Po spuštění pingu jsem se vyděsil, kde se co stalo, že to tak „ztrátuje“, proto jsem pro jistotu udělal test na paralelní trase postavené na Rocket M5. Zde se ale žádný problém nekonal! Na M5 za stejnou dobu měření sice stihlo protéci jen 8142 paketů, ale zato se bez pěti kusů při datovém toku cca 39 Mbit vrátily všechny. Na AF24 se sice jelo na rychlejší vlně, kolem 44 Mbit, ale o to hůře se vracely pakety – z 12 357 se jich vrátilo jen 11 708! Časy odezvy dopadly lehce lépe pro AF24 min:12,8/avg:13,6/max:113,2, u M5 min:17,5/avg:21,5/max:61,3. I když i zde se dá diskutovat o tom, jestli je lepší mít o chlup pomalejší přenos s nižší maximální latencí či rychlejší s latencí vyšší.

Druhý test proběhl na 64QAM/MIMO@750Mbit. Pakety stejné, interval též. Propustnost se o chlup zlepšila, latence taky, ale opět je tu ztrátovost přes 3%. Při přípravě dalšího testu jsem si všiml, že se mi u Chain 1 signálu objevuje Overload. Po snížení výkonu o 5 dBm se Overload již neobjevil. Pro jistotu jsem ještě zkusil zopakovat druhý test, jestli náhodou nebyl tímto přetížením omezen, ale výsledky byly stále stejné.

U třetího testu jsem zkoušel, kolik je maximální propustnost rádia. V jednosměrném provozu (jeden stream) se hodnoty blížily hranici 600 Mbit, což není špatný výsledek. U symetrického provozu (jeden stream up, jeden down) se rychlost ustálila okolo 500 Mbit. I přesto ale spoj měl ztráty, byť jen 0,5%.

U ostatních modulací, stejně jako u této, platí, že se reálná rychlost blíží 80% rychlosti deklarované dohledem.

U testu IPTV jsem měl puštěný jeden jediný stream, konkrétně program ČT1, ve standardní kvalitě. Datový tok tohoto streamu se pohybuje okolo 5 – 9 Mbit. Na aF24 se ihned po otevření streamu začaly mimo jiné chyby načítat velkou rychlostí Continuity Errors, což značí špatné pořadí paketů, a znamená to pro televizi velký problém. Po zapnutí obrazu to bylo znát zejména na výpadcích zvuku a občasnému lehkému rozpadnutí zobrazení viz toto video.

Při zapnutí cca 200 Mbit stahování jedním směrem se televize rozpadala do absolutně nekoukatelného stavu.

Na M5 se za normálního provozu televize ani na chviličku nezadrhla – IPTV přes Rocket M5.
Když jsem pak zkoušel neomezeně stahovat (do plného vytížení spoje), dostal jsem se k hodnotám kolem 75 Mbit stahování, a televize stále beze ztráty květinky – IPTV přes Rocket M5 2.

Co se konfigurace spoje týká – zkoušel jsem nastavit snad všechny kombinace rychlostí, duplexů, frekvencí a jiných hejblátek, nicméně spoj nebyl NIKDY schopný přenášet bez chyb či ztrátovosti ani multicast, ani obyčejné pingy. Při běžném provozu na webu, Youtube, s torrenty či s internetovými rádii jsem problémy nezaregistroval. Ovšem aplikace citlivější na ztrátovost či přehazování paketů s tím problémy měly – třeba obyčejné ssh se mi párkrát lehce zadrhlo. A ne, na Nku se mi to opravdu nestává. Jsem velmi rád, že v síti máme nasazeny právě tyto M5 spoje (a ne málo) a ne aF24. A ani o tom nebudu přemýšlet. Zdá se, že Ubiquiti dotáhlo M5 k dokonalosti, ale na vyšších frekvencích je prostě mimo.

Test na 9 km

Výrobce uvádí, že má spoj 13 km+ dosah. Zkusil jsem tedy vzdálenost 9 098 metrů. Spoj se překvapivě dobře a jednoduše směroval, nejspíš díky slabší ostrosti antén. Střední paprsek měl při stejném signálu poměrně velký rozptyl. Na mechanice se mimo jiné bohužel projevila v pořadí již třetí montáž, nařezané matice v plechu byly dosti unavené a připadal jsem si jak s metrickým šroubem v sádrokartonu. Každopádně se povedlo spoj naladit na signál -68 dBm, což dává prostor pouze třem ze čtyř nabízených modulací. Logicky ale vychází možnost jediná – QPSK SISO. Při prahové citlivosti -80 dBm zbude alespoň 12 dBm jako rezerva proti rozmarům počasí. V našich zeměpisných šířkách je to sice poněkud málo, ale třeba bude s trochou štěstí po celý rok okolo Fresnelovy zóny Atacamská srážkovost. Test propustnosti dopadl dle očekávání – data se přenášela rychlostí na hranici 80% udávané maximální rychlosti, ztrátovost přibližně stejná, jako u vzdálenosti 600 metrů.
IPTV snad nemusím ani komentovat, překvapivě s vyšší vzdáleností nedošlo ke zlepšení. Snad jen čistě pro zajímavost musím uvést, že při přiřazení spoje do VLANu s multicastem o toku cca 45 Mbit se spoj složil, obě strany skončily po chvíli rebootem a do vyjmutí z VLANu se bližší strana ani nerozeběhla. Přitom při následném testu UDP toku se nic takového neprojevilo. Ale stačilo opět pustit do spoje běžící multicast a zase šel k zemi. Docela mne mrzí, že jsem při testu na krátkou vzdálenost nevyzkoušel pustit více streamů najednou.

Závěrečné shrnutí

Po všem testování mám z tohoto zařízení spíše negativní pocity. Marketing nám tvrdí nesmysly, konstrukce mechaniky a třmenů je slabá, data to přenáší, ale se šílenou chybovostí. Pro IPTV je to zcela nepoužitelné, hlas se s tím relativně popere. Zabírá to takovou šířku pásma, na které by profi spoj přenesl při stejné modulaci symetricky 846 Mbit uživatelských dat. Nechci v žádném případě tvrdit, že spoj data nepřenáší. Přenáší je, ale jak to vypadá…

Obecně si nedovedu představit, kdo by mohl být cílovou skupinou pro tento spoj. Snad jen dva dobří kamarádi, kteří si chtějí udělat přes půl vesnice rychlou domácí síť, ale zase na druhou stranu – kdo si to na domácí síť kvůli ceně může dovolit? Dva bohatí dobří kamarádi?

Dovolte mi, abych na úplný závěr vytáhl z archivů internetu jeden starší vtip, který mi bohužel airFiber připomněl.

Baví se takhle 486 a Pentium:
486: „Ko-lik-je-tři-krát-tři?“
Pentium: „Deset!“
486: „To-je-a-le-špat-ně…“
Pentium: „Ale zato rychle!“

Štítky: radiové spoje, recenze, Ubiquiti Networks.