Muutetaan kysymystä sen verran, että puhutaan laitteista, kun puhutaan tekniikasta. Yhdellä käyttäjällä on yleensä yhdestä viiteen laitetta (kyllä: kannettava, tabletti, työpuhelin, oma puhelin, kello, sääasema, nettiradio…)
Millaisia käyttäjien odotukset tai vaatimukset ovat?
On aivan eri asia palvella neljääkymmentä IoT-laitetta, jotka lähettävät anturien syöttämää dataa harvakseltaan kuin palvella 40 laitetta, jotka lataavat kukin eri 4K-videovirtaa. Skype- ja muut VoIP-puhelut eivät vaadi yhtäsuurta kapasiteettia, mutta pitkät viiveet ja etenkin viiveiden vaihtelu sotkevat puheluita. Pitää siis selvittää millaisia sovelluksia käyttäjät aikovat käyttää. Tätä vaikeuttaa vielä se, että verkkoa parannettaessa käyttäjien odotukset muuttuvat. Nykyisessä verkossa tehty selvitys ei enää vastaakaan uuden verkon käyttöä vuoden kuluttua.
Lähetysajan rajallisuus
WLAN on jaettu media, mikä tarkoittaa että laitteet kilpailevat lähetysajasta. Yhden laitteen lähettäessä muut joko kuuntelevat tai ainakin odottavat hiljaa. (802.11ac:n MU-MIMO sallii tietyissä tapauksissa muutaman laitteen yhtäaikaisen toiminnan, mutta käytännössä sillä ei ole ollut merkitystä.) Lopputulos on, että laitteiden määrän kasvaessa lähetysvuoroaan odottavien laitteiden jono kasvaa, mikä pidentää viiveitä ja viiveiden vaihtelua.
Mitä suurempia tietomääriä verkossa välitetään sitä korkeammaksi kuormitusaste nousee, jolloin oman vuoron saaminen vaikeutuu entisestään, koska laitteiden käyttämät vuorot ovat pidempiä.
Tilannetta voi verrata neuvottelupöytään. Mitä enemmän neuvottelijoita pöydän ääressä istuu sitä harvemmin kukin heistä pääsee ääneen. Mitä pidempiä puheenvuoroja käytetään sitä harvemmin vuoro vaihtuu, eli odotusajat venyvät taas.
Solukoon merkitys
Mitä suurempaa pinta-alaa kukin tukiasema palvelee, sitä suurempia ovat käyttäjien yhteyksien laatuerot. Jotkin laitteet ovat lähellä tukiasemaa kun taas toiset ovat kuuluvuusalueen reunalla. Reunalla olevat laitteet käyttävät saman tietomäärän lähettämiseen satoja kertoja enemmän aikaa (alin nopeus on 1Mbps) kuin tukiaseman lähellä olevat (300/450/600Mbps).
Yhden megatavun lähettäminen 1Mbps nopeudella kestää teoriassa 8 sekuntia eli 8000ms ja 600Mbps nopeudella 13 millisekuntia eli tuhannesosia. Käytännössä nuo ajat pitää kaksinkertaistaa koska megatavu lähetetään pienissä paketeissa ja paketteissa on ylimääräisiä kehystavuja ja jokainen paketti pitää kuitata. Suhde on kuitenkin tuo sama eli 1:600.
Mikä on vastaus?
Jotkin valmistajat ilmoittavat jonkin numeron: 50, 100 tai 255 laitetta. Viimeisin todennäköisesti tarkoittaa vain kuinka monta laitetta tukiaseman muistiin mahtuu yhdellä kertaa. 255 laitetta kilpailemassa lähetysajasta on lähes mahdoton tilanne, ellei sitten juuri alussa mainittuja IoT-laitteita lähettämässä mittausdataa harvakseltaan. 50–100 laitetta tukiasemaa kohti vastaa kaikkien tuntemaa tilannetta, jossa hotelli ilmoittaa ”Meillä on ilmainen WiFi!” Juu, niin on, mutta ei sillä mitään tee.
802.11 standardin mukaan teoreettinen yläraja on 2007 laitetta. Useimpien tukiasemien piirisarjat asettavat jonkin alemman rajan: 100, 128, 255 tai jonkin muun numeron. Näitä numeroita ei kannata vertailla, ne eivät kerro tukiaseman tehosta tai laadusta mitään.
Yksi tukiasema voi palvella suurtakin käyttäjämäärää, jos laitteet ovat lähellä. Tähän perustuvat valmistajien HD eli High Density -tukiasemat. Niissä on vähän enemmän muistia ja tehokkaampi prosessori, mutta oleellisinta on, että niiden antennit on suunnattu lyhyelle kantamalle. Yhden kokoushuoneen sisällä kaikilla käyttäjillä voi olla vähintään 300Mbps-yhteys, jolloin lähetysaika voidaan jakaa paljon pienempiin osiin ja sitä riittää paremmin kaikille. Yksi HD-tukiasema voi palvella useampaa sataa yhtäaikaista käyttäjää. Kokoushuoneen ulkopuolelta tukiasemaan ei voi liittyä. Suureen auditorioon voi laittaa useamman tällaisen tukiaseman, koska niiden kantama on tarkoituksella lyhyt.
Nyrkkisääntönä voi pitää muutamaa tusinaa laitetta per tukiasema. Tehokkaampaa verkkoa rakennettaessa kannattaa pienentää tukiasemien solukokoa, jolloin yhden solun sisällä on vähemmän laitteita ja niillä jokaisella on parempi yhteys. Molemmat parantavat verkon suorituskykyä osaltaan ja yhdessä vielä enemmän.
Tarkempia arvioita haikaileville suosittelen Andrew von Nagyn tekemiä Excel-taulukoita.