Mesh en de weg naar Wi-Fi 7

Het zal niemand zijn ontgaan dat een goed functionerende wifiverbinding inmiddels bijna tot de basisbehoeftes in je huis kan worden gerekend. Streamen van Netflix of Videoland, gamen en videovergaderen vereisen een stabiele wifiverbinding met voldoende doorvoersnelheid. Met een losse wifirouter of los accesspoint lukt het niet altijd om aan die eisen te voldoen. Zo bestaat de mogelijkheid dat je geen controle hebt over de plek in je huis waar het wifitoegangspunt komt, waardoor het op een minder ideale plek zit. Daarnaast zijn moderne huizen vaak voorzien van muren en vloeren van gewapend beton en zijn er ramen van warmtewerend glas. Deze materialen dempen radiosignalen enorm, waardoor je in delen van je huis onvoldoende bereik hebt voor een fatsoenlijke netwerkverbinding. Bovendien wordt een zwak wifisignaal makkelijker overstemd door ruis van naburige netwerken, wat de situatie verergert.

Als je in een drukke omgeving woont is een vrij wifikanaal opzoeken over het algemeen een illusie, en meer zendvermogen toevoegen is wettelijk niet toegestaan. Extra accesspoints of wifi-extenders aan je netwerk toevoegen is daarom vaak de beste oplossing.

Om deze reden zijn meshwifisets de laatste jaren in opmars en zien we dat de populariteit ervan in onze Pricewatch groeit. Het is inmiddels dus hoog tijd om die verschillende sets te testen en vergelijken. Dit is echter niet zo eenvoudig als je dat objectief wil doen, omdat de resultaten al snel worden beïnvloed door bijvoorbeeld naburige netwerken. Voor wifirouters beschikken we al over een opstelling om zonder externe invloeden de prestaties te meten. Die opstelling hebben we de afgelopen tijd omgebouwd naar een meshtestopstelling.

In dit artikel gaan we in op de werking van - en de ombouw naar - die nieuwe meshtestopstelling, waarvan er maar één in de wereld bestaat. Daarnaast presenteren en duiden we de testscenario’s die we hebben ontwikkeld om de prestaties van meshsets op belangrijke punten te kunnen vergelijken.

Stap binnen in onze nieuwe wifitestopstelling

Mogelijkheden om je wifibereik te vergroten zijn er legio. Extra accesspoints en al dan niet draadloze wifi-extenders zijn ruim voorhanden, maar bieden niet altijd de beste oplossing. Als je lukraak apparatuur combineert, kun je zomaar eindigen met meerdere afzonderlijke wifinetwerken die niet met elkaar samenwerken.

Dat uit zich in clientapparatuur die koppig verbonden blijft met het verkeerde wifinetwerk, waardoor je bereik veel slechter is dan zou moeten. Als apparatuur de bandbreedte en kanaalkeuze van de uitgezonden netwerken niet op elkaar afstemt, kunnen die elkaar in de weg zitten. Meshwifi lost deze uitdagingen op doordat de draadlozetoegangspunten met elkaar samenwerken. Hierdoor krijg je een uniform netwerk met mogelijkheden om de client naar het gunstigste accesspoint te dirigeren.

Een meshwifinetwerk kan op meerdere manieren worden opgezet. Veel wifirouters zijn uit te breiden tot een meshsetup door ondersteunde accesspoints of extenders aan het netwerk toe te voegen. Ook zijn kant-en-klare meshkits te koop met een router en een of meer draadlozetoegangspunten of satellieten.

Draadloze backhaul

Een voordeel van mesh is het gemak om satellieten te plaatsen zonder een bedrade verbinding met het overige netwerk te eisen. De satelliet maakt dan een draadloze verbinding met de router of een andere satelliet binnen het wifibereik, ook wel backhaul genoemd. Een satelliet zonder bedrade verbinding heeft wel wat nadelen: hij zal zowel een clientnetwerk als een backhaulverbinding moeten onderhouden. Goedkopere meshsets beschikken niet altijd over afzonderlijke wifiradio’s om dat te doen. Als een TP-Link AX3000 Whole Home Mesh Wi-Fi System Deco X60 (3-pack) toegewijde backhaulradio ontbreekt, moet de radiotijd worden verdeeld tussen het clientnetwerk en de backhaul, wat de doorvoersnelheid minimaal halveert. Er is ook een groter risico dat invloeden van buitenaf effect hebben op de prestaties van een draadloze satelliet. Als ruis van een naburig netwerk een van de twee draadloze netwerken die de satelliet uitzendt verstoort, of de satelliet een slecht bereik heeft met het achterliggende netwerk, heeft dat invloed op de verbinding van de clients die verbonden zijn met de satelliet. Daarnaast verdubbelt een meshset het gebruik van de radioruimte, wat de kans op congestie een stuk groter maakt, zeker in een drukbezette wifi-omgeving. Door satellieten bedraad aan te sluiten, vergroot je zowel voor jouzelf als voor de buren de kans op een stabiele verbinding. Het is daarom stevig aan te raden om wat extra moeite doen en een kabel naar de satellieten te trekken.

Roaming

Om te voorkomen dat een client koppig met een ongunstig toegangspunt verbonden blijft, beschikken meshwifinetwerken vaak over mogelijkheden om die client van sturing te voorzien. Hoewel een accesspoint altijd de verbinding met een koppige client kan verbreken om te forceren dat een nieuwe, betere verbinding wordt opgebouwd, ligt de keuze om van accesspoint te wisselen normaal gesproken bij de client. Om hem meer mogelijkheden te bieden bij het maken van die keuze zijn er meerdere roamingprotocollen die kunnen worden ingezet in een meshnetwerk, zoals 802.11k, 802.11v en 802.11r. 802.11k biedt een client de mogelijkheid om aan de verbonden satelliet een overzicht te vragen van alle naburige satellieten en hun wifikanaal. Dat helpt de client aan overzicht zonder dat hij zelf de hele band af moet scannen. 802.11k biedt ook de mogelijkheid om beacon reports aan de client te leveren. In dit geval zal de satelliet aan de client vragen een overzicht te maken van alle accespoints en de respectievelijke signaalsterkte binnen het bereik van de client. De satelliet kan met deze informatie het 802.11v-protocol in werking zetten, dat de client vervolgens het beste accesspoint aanraadt om naartoe te roamen. Het protocol kijkt hierbij naar de bezetting van naburige accesspoints. Vervolgens kan het een client naar een satelliet leiden waarvan het bereik weliswaar minder gunstig kan zijn, maar de bezetting dusdanig rustig is dat een betere verbinding ontstaat dan als de client was verbonden met een overbezette satelliet met een sterker signaal. Als de client eenmaal een beslissing heeft genomen om te roamen naar een andere satelliet helpt 802.11r om de overgang zo soepel mogelijk te laten plaatsvinden. Dit protocol zorgt ervoor dat de client een deel van de authenticatie overslaat die normaal gesproken plaatsvindt als er met een netwerk wordt verbonden. De client 'verschuift' zo een stuk sneller tussen accesspoints, wat packet loss en opgelopen responstijd vermindert.

Installatiegemak

Installatie en onderhoud van een router met meerdere satellieten lijkt veel extra werk op te leveren ten opzichte van de installatie van een traditionele wifirouter. Dat valt met name bij de kant-en-klaar verkrijgbare sets erg mee, en in de praktijk is het zelfs bijna tegenovergesteld. Wifisets zoals Deco, Orbi en Zenwifi stel je in met een app op je smartphone, en op een uitgebreide webinterface hoef je niet te rekenen. Vaak zie je enkel wat diagnose-informatie en beperkte beheeropties zoals herstarten of de installatie van firmware-updates. Vaak is ook de instelbaarheid via de smartphone-app maar matig, als je een uitgebreidere wifirouter gewend bent. De naam en het wachtwoord van het wifinetwerk wijzigen is mogelijk, maar reken niet op uitgebreide bandbreedte- en kanaalinstellingen. Wil je hier meer controle over, dan kom je al snel terecht bij productlijnen zoals Unifi en Omada. Een andere optie die meer instellingsdiepte kan bieden, is de combinatie van een wifirouter met een extender of accesspoint die kunnen samenwerken om een meshnetwerk te realiseren. Voorbeelden hiervan zijn de routers van Asus met een AiMesh-uitbreiding, een FritzBox met een FritzRepeater, en een TP-Link-router gecombineerd met een OneMesh-compatible toegangspunt.

Het is een uitdaging om wifi-apparatuur goed te testen. Als je nauwkeurig wil meten hoe de apparatuur presteert, moet je testen in een omgeving zonder storende invloeden zoals andere wifinetwerken op de radioband, variërende reflecties en demping. Door die factoren uit te sluiten, krijg je resultaten waarmee je verschillende apparaten kunt vergelijken omdat ze allemaal onder dezelfde omstandigheden zijn getest.

We beschikken helaas niet over een hutje op de hei, en zelfs als dat wel zo zou zijn, was er geen garantie dat er nooit iemand met een mifi-accesspoint voorbij wandelt en de opstelling beïnvloedt. Om een gecontroleerde testomgeving te bieden, voeren we onze tests daarom uit in een kooi van Faraday waar geen straling van buitenaf in door kan dringen.

De wifiroutertestopstelling

Tot op heden gebruikten we die kooi enkel om de draadloze prestaties van laptops en wifirouters te testen. Onze wifiroutertestopstelling bestaat grotendeels uit de apparatuur van de Octobox-productlijn van Spirent. Vier Dell Precision 3260's uitgerust met TP-Link Archer TXE75E Wi-Fi 6E-netwerkadapters bevinden zich in een emc-testbehuizing, de Octobox Box-18. De clients zijn naar ‘buiten’ verbonden met acht antennes. De antennepaden van twee clients bevatten een attenuator ofwel signaaldemper, de Octobox quadAtten, die op vier antennepaden afzonderlijk het draadloze signaal kan verzwakken tot aan 90dB.

Wifitestopstelling - Wifiroutertest topologie — Het schema van de wifitestopstelling

Buiten de testbehuizing, maar binnen de kooi, bevindt zich ook een signaalgenerator, de iGen van Spirent. Deze kan verschillende soorten ruis genereren, zoals een naburig wifinetwerk, maar ook simulatie van een magnetron of weerradar behoort tot de mogelijkheden.

Onze wifitestopstelling (in het INIT-gebouw)

Door een wifirouter in de kooi te plaatsen en hem te verbinden met een afzonderlijke computer, de traffic-generator, kan die met behulp van een script de clients opstarten, afsluiten en netwerkverkeer in twee richtingen versturen. Door vervolgens het signaal te verzwakken met de signaaldempers en ruis toe te voegen met de signaalgenerator kunnen we allerlei verschillende testscenario’s doorlopen en daarbij bekijken hoe een wifirouter hiermee omgaat. Meer over de wifitestopstelling vind je hier.

Mesh testen

De net beschreven opstelling is niet geschikt om de eigenschappen van meshwifi-apparatuur te kunnen meten. Daar is een uitbreiding voor nodig. We wilden graag de mogelijkheid om sets te testen die bestaan uit een hoofdnode of router met een of twee satellieten. Daarnaast moet de opstelling altijd de mogelijkheid blijven bieden om wifirouters te testen zoals we dat voorheen al deden. Om dit duidelijk te maken, is wat uitleg over terminologie nodig. Meshsets zoals de TP-Link Deco-sets bestaan vaak uit drie dezelfde apparaten, maar dat is niet altijd zo. Een FritzBox 4060-wifirouter met daaraan één of meerdere FritzRepeaters gekoppeld, is ook een meshset. Daarom bestaat de mogelijkheid dat de satelliet of router die aan de basis staat en je internetverbinding beheert, andere hardware-eigenschappen heeft. Soms zijn satellieten lichter uitgevoerd of is de antenneconfiguratie of -opstelling anders. Daarom spreken we in de opstelling altijd enerzijds van de hoofdnode of router, en anderzijds van satellieten. De hoofdnode of router is daarbij het apparaat dat aan het hoofd staat van het netwerk en waar je de internetverbinding aan koppelt.

Meshwifi heeft voor- en nadelen. Het grote voordeel is natuurlijk dat je beschikt over meerdere draadloze toegangspunten, zodat je wifibereik wordt vergroot. Een ander voordeel is dat veel sets de mogelijkheid bieden om de satellieten ‘vrij’ te plaatsen zonder dat een bedrade netwerkaansluiting noodzakelijk is. De satellieten beheren en gebruiken dan verschillende wifinetwerken. Naast een draadloos netwerk voor de clients komt er die gevallen een draadloze brug - oftewel backhaul - tussen de satellieten, waarover het netwerkverkeer naar de router of het apparaat verderop in het netwerk wordt getransporteerd. Daarmee kom je bij een van de nadelen van meshwifi-opstellingen: als je de satellieten onbedraad aansluit, maakt je netwerkverkeer een of meer draadloze ‘sprongen’ van de ene naar de andere satelliet. Dat levert vertraging op in de responstijd. Daarnaast ben je afhankelijk van de zwakste schakel in de keten aan wifinetwerken waar het verkeer doorheen gaat. Is een van die wifinetwerken verstoord, dan heeft je verbinding daaronder te lijden. Hoe stevig die impact is, is erg afhankelijk van de hard- en software in de accesspoints. Met onze testopstelling en de testscenario’s die we hebben ontwikkeld, maken we duidelijk hoe de verschillende meshkits op de markt zich hierin verhouden.

De opstelling die we voor het testen van wifirouters hebben gebouwd, simuleert één wifirouter waar vier clients in verschillende scenario’s omheen ‘dansen’. Om meshwifi te testen met realistische scenario’s volstaat het niet om de satellieten van de meshset simpelweg naast elkaar in de kooi van Faraday te plaatsen. In de echte wereld staan de satellieten vaak op verschillende verdiepingen in een rijtjeshuis, of verder van elkaar verwijderd om dekking te bieden in de uithoeken van bijvoorbeeld een bungalow met een grote tuin.

De satellieten worden daarom binnen de kooi van Faraday elk in een eigen RF-testbehuizing geplaatst. In deze behuizingen bevinden zich antennes die het signaal van de satelliet opvangen en via coaxkabels buiten de behuizing transporteren. Zo heeft elke behuizing een direct pad naar elk ander meshpunt. In al deze paden zijn attenuators opgenomen. Daarmee kunnen we het signaal over het antennepad dempen of helemaal afsluiten om afstand of demping door muren, vloeren of ramen te simuleren.

Er bestaan twee varianten van het schema van deze opstelling. De ene is wat schematischer, de andere wat uitgebreider maar wellicht ook minder doorzichtig door alle antennepaden. We plaatsen ze daarom beide:

De behuizingen die de satellieten bevatten, beschikken ook over een 10Gbit/s-ethernetdoorvoer, die overigens niet is aangegeven in het schema. Die doorvoer verbindt de satelliet bekabeld met onze trafficgenerator die op deze verbinding als client opereert. Zo kunnen we netwerkverkeer tussen de satellieten of een satelliet en router versturen zonder gebruik te maken van het draadloze clientnetwerk van de satelliet. Met dit deel van de opstelling kunnen we de kwaliteit van de draadloze backhaulverbinding bepalen. Dat is de draadloze verbinding tussen de meshsatellieten en -router, die nodig is omdat de bedrade aansluiting geen verbinding tussen de satellieten en router onderling biedt.

Clientnetwerk

Onder in het schema is de verbinding van STA215 te volgen. Dit is de client die we met het meshnetwerk kunnen verbinden. De twee antennepaden van de wifi-adapter van deze client komen uit in een Octobox 4x4 MIMO 1:4-splitter die het antennesignaal splitst naar drie verschillende antennepaden. Daarmee kan de client zowel de router als de twee satellieten in de aparte behuizing bereiken. Door twee van de drie paden te dempen met de attenuators kunnen we de client ‘richten’ op een specifieke satelliet of de router.

De behuizingen van de satellieten zijn onderling verbonden met vier antennepaden die door een demper lopen. Daarnaast heeft elke behuizing zijn eigen verbinding naar de ‘buitenwereld’ waar de hoofdnode of router is opgesteld. Om deze opstelling te verwezenlijken, hebben we drie extra attenuators, een antennesignaalsplitter, een extra RF-testbehuizing, twee snellere ethernetdoorvoeren van 10Gbit/s en een heleboel meters aan coaxkabels en antennes aangekocht. Deze stapel is gecombineerd met de twee attenuators en twee RF-testbehuizingen die we al in bezit hadden.

De clients zijn geplaatst in de nieuwe, iets kleinere emc-behuizing. Dit voorkomt dat ongedempte signalen instralen op de connectors en het antennepad van de draadloosnetwerkadapters; dit doet de werking van de attenuators teniet. Boven op de stapel emc-behuizingen hebben hebben we alle antennes gemonteerd die vanuit de behuizing naar 'buiten' luisteren. De hoofdnode plaatsen we voor dit antennebord.

De ombouw heeft nogal wat tijd in beslag genomen. In de praktijk blijkt het bouwen van een meshtestopstelling op z’n zachtst gezegd een waanzinnig weerbarstig proces. Uiteindelijk heeft het daarom meer dan een jaar geduurd voordat de nieuwe opstelling de eerste betrouwbare testresultaten opleverde.

Montageperikelen

Nadat alle apparatuur in de nieuwe opstelling was aangesloten, bleek dat sommige signaalpaden slecht te dempen waren en andere geen perfecte verbinding konden bieden. Om dit probleem op te lossen, bleek het nodig om elk segment van elk antennepad afzonderlijk aan te sluiten en de eigenschappen ervan te testen. Dat was een tijdrovende klus, maar het leidde wel tot meerdere ontdekkingen. Zoals verwacht waren enkele signaalkabels gesneuveld tijdens de montage. Ze zijn stug en de mantel is erg gevoelig voor buigen. Als je er een scherpe hoek in buigt of ze simpelweg vaak in andere vormen dwingt, scheurt de mantel en treedt er lekkage op. De sma-antenneconnectors bleken we niet op gevoel maar op een specifiek aanhaalmoment te moeten monteren. Als ze te los of juist te vast zitten, levert dit reflecties of lekkage van het signaal op.

Daarnaast bleek dat de montageschroeven van de connectors van de signaaldempers in sommige gevallen niet voldoende waren aangedraaid. Dit leidde in sommige gevallen tot lekkage van het signaal, maar had ook tot gevolg dat door de ontstane speling interne schade aan het signaalpad is ontstaan. Dit hebben we uiteindelijk opgelost door met een vaste hand en de soldeerbout het minuscule signaalpad te herstellen.

Nadat de testopstelling technisch volledig in orde was gebracht, stond de verhuizing van het kantoor van Tweakers om de hoek. Dit betekende dat de testopstelling verhuisde naar een ander kantoor en in een nieuwe kooi van Faraday terechtkwam. De oude kooi bleek niet meer te verhuizen, met name door slijtage aan de deur. De kosten van het verhuizen van de kooi, de aanschaf van een nieuwe deur en het op lekkage nameten van de kooi stonden niet in verhouding tot de aanschaf van een nieuwe kooi.

De nieuwe (ruime!) kooi van Faraday — De nieuwe (ruime) kooi van Faraday

De montage daarvan hebben we zelf op ons genomen, deels vanwege de korte deadline - we wilden de kooi snel in gebruik nemen - en deels omdat je zo zeker weet dat de montage met extra veel liefde plaatsvindt. Dat laatste is gebleken, want na metingen door de leverancier bleek de kooi potdicht voor signalen tot 16GHz voor inkomende straling. Dat is ruim voldoende voor de golflengtes waar wij de kooi voor gebruiken, want die reiken tot 7GHz. Voor signalen met een frequentie boven de 16GHz hoeven we ook niet bang te zijn, aangezien die zo snel 'uitdoven' dat ze zelfs bij een hypothetisch lek niet ver zullen komen.

Je kunt een mooie nieuwe testopstelling bouwen, maar zonder aansturing heb je daar weinig aan. Voor die aansturing gebruiken we een powershell-script dat op de trafficgenerator draait. Hiervoor hebben we als basis het script van de wifitestopstelling gebruikt, maar er zijn maar weinig regels code origineel gebleven.

Nadat de nieuwe testscenario’s in het script waren verwerkt, konden we de eerste testruns ermee uitvoeren. Uit de resultaten bleek dat de client in sommige gevallen niet met de juiste satelliet verbond, of de satellieten niet met elkaar op de juiste manier verbonden waren om het gewenste scenario te testen.

Daarom hebben we maatregelen genomen om meer sturing in de testopstelling aan te brengen, zodat de verbindingen tussen de satellieten onderling, en die met de clients, zich beter en voorspelbaarder opbouwen. Omdat we de client bij sommige tests willen verbinden met een specifieke bssid op een specifieke node, voeren we vooraf een scan uit op elke satelliet, waarbij we de bssid's noteren die hij uitzendt. Met die informatie kunnen we de client verbinden met de juiste node en de juiste radioband.

De verbinding tussen de satellieten bleek een stuk lastiger te sturen. Meshsets bieden over het algemeen maar weinig handgrepen om de backhaulverbinding in te stellen. Daarnaast moet een draadloze backhaulverbinding stabiliteit bieden, daarom zien we dat ze zich soms anders gedragen dan clientverbindingen. De backhaul verbreken en opnieuw opbouwen op een ander kanaal of radioband zorgt ervoor dat clients tijdelijk hun verbinding verliezen. We zien dat sommige sets daarom erg conservatief zijn met aanpassingen aan de backhaulverbinding en lang wachten tot er een verandering wordt doorgevoerd als er sprake is van invloeden van stevige demping of ruis.

Zodra een backhaulverbinding op de 2,4GHz-band actief wordt, reikt hij bij sommige sets erg ver, ook doordat ze goed gebruik kunnen maken van soms wel vier of meer draadloze streams. We zien dat het daardoor mogelijk is voor de ‘achterste’ satelliet om de middelste satelliet te passeren. De node maakt dan door de behuizing van de middelste satelliet een verbinding met de router. We hebben dit in de onderstaande afbeelding aangegeven met het groene pad.

Dit is opgelost door het pad een klein beetje te dempen met de signaaldempers. Zo wordt de totale demping op het pad te groot om nog interessant te zijn voor de achterste satelliet, en forceren we dat een 5GHz-backhaulverbinding met de middelste satelliet wordt opgezet.

Om de kwaliteiten van meshsets te vergelijken, hebben we een aantal nieuwe testscenario’s bedacht. De tests meten de doorvoersnelheid, het bereik en de reactietijd die een meshset in verschillende omstandigheden kan bieden.

Testscenario's op draadloze backhaul

Een meshnetwerk leg je aan omdat je goed wifibereik in alle uithoeken van je huis en eventueel tuin wil hebben. Daarbij is er niet altijd de mogelijkheid om elke satelliet via een netwerkkabel aan te sluiten op je netwerk. Een satelliet die draadloos werkt, zal een draadloze verbinding moeten bieden aan de clients en heeft tegelijkertijd een draadloze backhaulverbinding met de rest van het meshnetwerk. De kwaliteit van die verbinding vormt de flessenhals voor alle draadloze clients die op de satelliet zijn aangesloten. De eerste testscenario's zijn er daarom op gericht om onder verschillende omstandigheden de prestaties van de (draadloze) backhaul te bepalen.

Een hop & twee hops bedraad (draadlozebackhaultests)

In deze scenario’s meten we de datadoorvoer van de backhaul. Daarnaast meten we de responstijd die een draadloze hop over de backhaul toevoegt.

Bij een enkele hop meten we de maximale prestatie van de backhaul en kan de set hier alle beschikbare draadloze streams voor inzetten.

Bij twee hops zal de middelste satelliet zijn streams slimmer moeten inzetten: twee om te ontvangen en twee om te verzenden. In het geval geen mimo wordt gebruikt, moet de radiotijd worden verdeeld tussen zenden en ontvangen. De datadoorvoer wordt hier grofweg door gehalveerd. Dit testscenario geeft inzicht in de maximale doorvoer die een meshset of losse satelliet kan bieden als hij draadloos wordt opgesteld zonder demping.

één hop

Downlink
Uplink

twee hops

Downlink
Uplink

In de praktijk hebben satellieten onderling niet altijd een perfecte verbinding. Je plaatst de satellieten soms het liefst op wat afstand van elkaar om het netwerk zo ver mogelijk te laten reiken. Die omstandigheden simuleren we in het volgende testscenario.

Draadloze backhaul range vs. rate

Bij de backhaulbereiktest meten we net als in het vorige scenario de doorvoer van de backhaul, maar we voegen telkens wat meer demping tussen de router en satellieten toe. Die oplopende demping geven we in de schema’s aan met een muurtje. De backhaulinstellingen laten we op de standaardvariant staan.

In het eerste scenario meten we tussen de router en een satelliet, en tussen de satellieten onderling.

In het tweede scenario testen we de verbinding tussen twee satellieten. Niet elke meshset bestaat uit dezelfde componenten. Daarom testen we ook de prestaties van de verbinding tussen twee satellieten, omdat dit af kan wijken van de verbinding met een router. In het derde scenario testen we het totale bereik van de set, door demping toe te voegen tussen alle satellieten en de router.

Downlink - Node 2 ➜ Node 1
Uplink - Node 2 ➜ Node 1

Downlink - Node 3 ➜| Node 2 ➜ Node 1
Uplink - Node 3 ➜| Node 2 ➜ Node 1

Downlink - Node 3 ➜| Node 2 ➜| Node 1
Uplink - Node 3 ➜| Node 2 ➜| Node 1

Testscenario's met clients

Naast de kwaliteit van het backhaulnetwerk zijn de prestaties van het clientnetwerk natuurlijk ook erg belangrijk bij meshsets. Misschien geldt dat des te meer als je van plan bent om de meshset met een bedrade backhaul te gebruiken. Om de prestaties van de meshsets te kunnen vergelijken, voeren we net zoals bij de backhaultests een serie tests uit waarbij we de datadoorvoersnelheid en responstijd van de verbinding meten. Dit doen we op verschillende nodes, en in sommige scenario's gebruiken we de signaaldemper om afstand of muren tussen de client en het draadloze toegangspunt te simuleren.

Maximale datadoorvoer per satelliet (draadloze backhaul)

We verbinden de client met elke satelliet van het meshnetwerk, zonder demping toe te voegen. Zo bepalen we de maximale snelheid die de satelliet onder goede omstandigheden kan leveren.

2,4GHz - Downlink
2,4GHz - Uplink

5GHz - Downlink
5GHz - Uplink

In de praktijk is dit geen losse test die we uitvoeren. De data destilleren we uit de resultaten van eerdere testscenario's.

Multiband

Elke client wordt op een aparte band van het clientnetwerk van de router verbonden en voert maximaal data door naar/van de wanaansluiting. De router moet zorgdragen voor een goede verdeling van de beschikbare radiotijd. De resultaten tonen aan of er een begrenzing zit in het interne datapad van de draadloze chipsets naar de bedrade aansluitingen.

Multibanddownlink
Multibanduplink

Multiclient

Drie clients worden verbonden met het draadloze meshnetwerk op de router. De vierde client is verbonden met de eerste satelliet, en in de test daaropvolgend met de tweede satelliet.

Hiermee wordt duidelijk hoe een client op een ‘rustige’ satelliet wordt beïnvloed als een andere satelliet druk in gebruik is. Die drukte beïnvloedt de draadloze backhaul steviger als de meshset geen aparte radio voor de backhaul heeft. We bepalen de gemiddelde doorvoer, maar kijken ook naar het verkeersbeeld, bijvoorbeeld of er veel pieken en dalen optreden in de doorvoer.

Scenario 1
Scenario 2

Ruis

De invloed van ruis testen we in meerdere scenario’s. We verbinden de client met de router en voeren dan op 2,4 en 5GHz een ruistest uit. De omstandigheden daarvan zijn anders dan bij de wifiroutertest waarbij we alles instellen op een vast kanaal. Dat laatste is bij veel meshsets niet mogelijk. De invloed van ruis zal daarom niet zo stevig zijn als bij de routertest. Als het meshnetwerk niet op hetzelfde kanaal wordt uitgezonden als de ruis, zal er maar weinig invloed zijn. Helaas is dit niet te veranderen; dat komt door de aard van meshnetwerken. Veel eigenschappen ervan zijn niet instelbaar en worden door het meshsysteem automatisch aangepast. De prioriteit van de ruis die we uitzenden is Best Effort; de iGen houdt daarbij rekening met het meshnetwerk en zal de beschikbare radiotijd niet compleet in beslag nemen. Dat betekent dat het meshnetwerk last zal ondervinden van ruis die op het mesh- of backhaulkanaal wordt uitgezonden, maar het toch mogelijk blijft om data te verzenden. We meten de doorvoersnelheid en bekijken het verkeersbeeld van de client zonder ruis en met ruis, op beide banden.

Best Effort - Client op satelliet

2.4GHz
5.0GHz
5.0GHz DFS

In het laatste scenario verbinden we de client op node 2 en starten ruis op het 5GHz-dfs-kanaal om te kijken hoe de draadloze backhaul, die zich vaak in dit deel van het radiospectrum ophoudt, hiermee omgaat.

Responstijd

In deze tests meten we de reactietijd van de verbinding. Dit doen we door een serie pingaanvragen uit te zenden. De resultaten verwerken we als gemiddelde en we noteren ook het laagst behaalde resultaat. De meting voeren we afzonderlijk op elke node uit, om te zien hoeveel extra responstijd een sprong over de draadloze backhaul toevoegt.

Latency - client ➜ node 1
Modem en router	Minimum- / Gemiddelde latency in ms (lager is beter)
TP-Link Deco X50	6,00 2,88

Latency - client ➜ node 2 ➜ node 1
Modem en router	Minimum- / Gemiddelde latency in ms (lager is beter)
TP-Link Deco X50	12,00 6,72

Latency - client ➜ node 3 ➜ node 2 ➜ node 1
Modem en router	Minimum- / Gemiddelde latency in ms (lager is beter)
TP-Link Deco X50	15,00 10,10

Aankijken

De bovenstaande testscenario's zijn in het leven geroepen om verschillen tussen de prestaties van verschillende meshsets aan te tonen en er de vinger op te kunnen leggen wat de oorzaak is van die prestatieverschillen. Het kan zijn dat testscenario's in de praktijk van weinig nut blijken omdat de uitkomst altijd gelijk is, welke set je ook test. De scenario's die we in dit artikel publiceren, vormen daarom geen eindige lijst. Sommige tests zullen wellicht dus verdwijnen omdat de resultaten niet interessant zijn, maar andere testscenario's zijn nog in ontwikkeling, zoals de 'Rolling range vs. rate'-test waarin we een client langs accesspoints 'bewegen' zonder na elke wijziging in de demping opnieuw te verbinden.

Deze test moet tonen welke meshsets de client beter sturen om op een goed moment van het ene naar het andere accesspoint te roamen, en of en hoeveel packetloss er optreedt tijdens dit proces.

Als we scenario's toevoegen of verwijderen zal deze testbeschrijvingspagina worden aangepast, zodat ook de nieuwe testscenario's hier worden besproken.

Tot slot is er een olifant die veel lezers wellicht in de kamer zien staan: waarom is er nog geen ondersteuning voor Wi-Fi 7 in de testopstelling? Het antwoord luidt dat de toekomst om de hoek staat, want we hebben alles klaar liggen om onze clients om te bouwen naar Wi-Fi 7.

Dat dit nog niet is gebeurd in het huidige proces, heeft meerdere redenen. Onze clients hebben enkel ondersteuning voor PCIe-netwerkadapters. Die formfactor is op dit moment een stuk minder populair dan de M.2-adapters die in elk notebook zijn te vinden. Het is daarom even wachten totdat de juiste adapters beschikbaar zijn voor onze installatie. TP-Link heeft ons uiteindelijk voorzien van vier Archer TBE550E-netwerkadapters. Deze adapters zijn gebaseerd op de Intel BE200-chipset.

Helaas kwam het moment dat we over de adapters konden beschikken vrij laat in het ontwikkelproces van de meshtestopstelling. Daar komt bovenop dat het vervangen van de netwerkadapters het noodzakelijk maakt om alle antennepaden en de werking van de opstelling opnieuw te verifiëren. Dat zou een aardige stap terug betekenen in de voortgang van de ontwikkeling, die op dat moment al achterliep op het gewenste schema. Daarnaast zou de inbouw betekenen dat alle meetgegevens tot dan toe, die we als referentie gebruiken voor de ontwikkeling, niet meer vergelijkbaar zijn met de resultaten die de nieuwe adapters produceren.

We hebben er daarom voor gekozen om de komende maanden eerst de 'oude' adapters te verslijten en veel meetresultaten te verzamelen met de opstelling die we nu hebben. Daarna, vermoedelijk in het laatste kwartaal van dit jaar, bouwen we de nieuwe adapters. Op dat moment zullen we de testscenario's evalueren en deze waar nodig aanpassen of toevoegen.

Al met al zijn we beretrots op deze nieuwe testopstelling. Dat is natuurlijk omdat het grotendeels ons eigen ontwerp en uitvoering is, maar ook omdat het ons unieke mogelijkheden biedt om de prestaties van meshsets objectief te meten, op een wijze die geen ander ons op dit moment nadoet.

Het kan natuurlijk zo zijn dat je naar aanleiding van dit artikel vragen over de opstelling hebt, of suggesties om de test beter te maken. We lezen dat, zoals altijd, graag in de reacties.