Журнал "Компьютерра" №709

Компьютерра

С художником связана и проблема площадей. Очень часто для визуализации статистики удобнее применять не диаграмму, а специально созданную иллюстрацию, на которой увеличение какого-либо показателя демонстрируется увеличением площади. Но рисует художник на глазок, и, как правило, соотношение выдерживается нечетко (если нужно показать рост показателя, художник ошибается в большую сторону, если падение - в меньшую; другими словами, художник почти всегда рисует большую площадь, чем нужно).

В заключение скажем, что все перечисленные художественные приемы не порочны сами по себе. Смещение оси, например, нередко используется для того, чтобы показать изменение показателя (если использовать реальные масштабы, читатель просто ничего не заметит). Для демонстрации изменения ежедневных биржевых индексов смещение оси обычное дело. Но именно эти приемы чаще всего используются для искажения информации, которая уже могла пройти через несколько раундов искажения на этапах сбора и интерпретации.

Вместо резюме

Картина получается безрадостная. У читателя, разглядывающего трехмерный график в газете, есть куча шансов нарваться на фальшивку, даже если

участники цепочки - кристальной чистоты люди. Начинается все с неполной статистики, которая во многих случаях и не может быть полной. Неполные сырые данные дополняются предубеждениями интерпретатора и анализируются в удобном для него ключе. Затем этот блок данных попадает к художнику, который проводит еще пару хирургических операций, а затем - рисует приблизительный образ в очередной раз измененной информации так, как он его понял.

И это при том, что мы рассказали только о верхушке айсберга - из-за недостатка места в статью не вошли такие замечательные приемы, как искусственная корреляция, когда два схожих внешне, но не связанных между собой тренда объединяются, ошибки программного обеспечения (один из самых эффектных графиков, доказывающих глобальное потепление, на самом деле является результатом грубейшей компьютерной ошибки, исправление которой приводит к графику совершенно другой формы) и многое-многое другое.

Адекватная статистика существует, но, как любой качественный товар, стоит дорого. И как любой, даже самый дорогой товар, поставляется as is - ни стоимость отчетов, ни имя поставщика информации гарантией качества не являются, пресловутый человеческий фактор и сложность сбора статистических данных все портят. Но у покупателей есть хоть какой-то шанс.

Что же касается тех, кто ратует за свободу информации… Нам приходится есть, что дают. И платить за якобы бесплатную информацию либо собственным временем, оценивая, как ее могли исказить в процессе подгонки в удобоваримую форму, либо собственными решениями, которые будут приняты на ее основе.

ОПЫТЫ: No New Wires

Автор: Сергей Леонов

"Интернет из розетки" мы упоминали уже не раз, а Евгений Козловский даже как-то описывал свой опыт работы с этими устройствами. Но время идет, технологии меняются, и скорость передачи информации по электропроводке неуклонно растет. На последней выставке CeBIT все производители "Интернета из розетки" демонстрировали устройства с заявленной скоростью 200 Мбит/с, что на словах соответствует проводному 100-мегабитному Интернету в дуплексе и даже лучше, потому как в проводном Ethernet входящий и исходящий каналы независимы (каждый имеет лимит скорости 100 Мбит/с), а для "розеточной" связи цифра в 200 Мбит/с декларируется как суммарная для входящего и исходящего потоков (при отсутствии трафика в одном из направлений все 200 Мбит/с пропускной способности теоретически могут использоваться потоком другого направления). Посмотрим, насколько эти заявления близки к реальности.

Сегодня в наших тестах принимают участие сразу три устройства стандарта HomePlug AV - ZyXEL PLA-400 (мост HomePlug AV - Ethernet, один порт [1]), ZyXEL PLA-470 (маршрутизатор с адаптером HomePlug AV, четыре Ethernet-порта [2]) и ZyXEL NBG-318s (маршрутизатор с адаптером HomePlug AV и адаптером WiFi, четыре Ethernet-порта [3]). HomePlug AV - уже третья версия устройств стандарта HomePlug (после 1.0 и Turbo). Аббревиатура AV указывает на мультимедийную ориентацию - передачу по электрическим проводам аудио/видеоконтента в реальном времени, причем не только для стандартного ТВ, но и для HD. Функции маршрутизации и WiFi нас в данном обзоре не особо интересуют - есть, и хорошо. Хотя нужно отметить способность NBG-318s использовать "электрический" порт как WAN-интерфейс, то есть работать в качестве клиента, если в вашем доме действует провайдер, раздающий Интернет по электрической сети именно в этом стандарте. Что же касается входящих во все три устройства адаптеров HomePlug AV, то они построены на одной и той же базе, а именно - на чипсете производства компании InTellon (чей слоган я и вынес в заголовок) INT6000[4]). Несмотря на то что адаптер у всех рассматриваемых моделей собран на отдельной "дочерней" плате, платы эти разные, хотя схемотехника, касающаяся работы с электропроводкой, одинакова.

Установка адаптеров-мостов проста до безобразия - включить в Ethernet и в электрическую розетку (шнур с двухпроводной вилкой прилагается), и, собственно, все. Это если стоят заводские установки и не изменялось имя сети (имеется в виду не имя рабочей группы или домена, а буквенно-цифровой идентификатор группы устройств HomePlug, позволяющий создавать на одном физическом сегменте сети несколько логических подсетей). Имя это можно настроить через прилагаемую утилиту (она видит устройства, подключенные как по Ethernet, так и по электросети, но для последних запрашивает пароль, напечатанный снизу на этикетке). Для маршрутизаторов настроек больше, но они доступны пока лишь через веб-интерфейс и касаются функций, не связанных с HomePlug (обещано, что в будущем утилита научится настраивать не только "розеточный" интерфейс, но и все остальное).

Теория

На физическом уровне технология HomePlug AV использует кадровую OFDM-модуляцию (ортогональное мультиплексирование с частотным разделением). Проще говоря, сетевая синусоида модулируется высокочастотным сигналом в виде кадров-пакетов. В выделенной полосе (1,8–30 МГц) располагаются 1155 несущих частот с шагом 24,4 кГц [5]. Каждая из них модулируется по амплитуде и фазе и может нести от одного до десяти информационных

бит (соответственно получается модуляция от BPSK до 1024 QAM). Кадры повторяются с привязкой к синусоиде электросети, один на каждые два периода (таким образом, для 50 и 60 Гц частота кадров разная, но она компенсируется разной же их длительностью и на пропускную способность не влияет). Если посмотреть на осциллограмму сетевой синусоиды, то по первому взгляду мы не увидим ровно ничего [6] - обычная кривая, немного искаженная на вершинах реактивной нагрузкой. Чтобы разглядеть модулированный кадр, нам придется растянуть изображение примерно в сорок раз, как по горизонтали, так и по вертикали, а также поймать нужный момент времени [7]. Собственно кадр предваряется маркером и состоит из трех зон: в первой последовательно передаются идентификаторы сетей (таковых может быть несколько в одном физическом канале), вторая - это общая зона для передачи информации (если сетей несколько, зона распределяется между ними в соответствии с запросами QoS) и неиспользуемого защитного интервала. Отсюда следует важная особенность: несколько сетей, работающих в одном физическом канале, делят его пропускную способность между собой, а суммарная скорость не может превышать скорости единственной сети.

 

 

 

 

Но это уж совсем голая теория - сферический конь в вакууме, а на практике дело обстоит немного не так. Во-первых, приводимые 200 Мбит/с - это скорость физического канала, не учитывающая служебную информацию самого HomePlug AV (издержки на заголовки пакетов, избыточность для коррекции ошибок и шифрование AES 128 бит). Информационная же скорость канала составляет 150 Мбит/с, причем без учета издержек на протоколы верхнего уровня - IP, TCP/UDP и прочие. Во-вторых, указанный частотный диапазон используется не полностью. Если мы посмотрим на спектр кадра [8], то увидим на нем восемь пропусков - восемь неиспользуемых интервалов. Если к тому же измерим начальную и конечную частоты пакета, то получим значения, отличающиеся от теоретических, а именно - 2 и 28 МГц. Итого получается десять неиспользуемых частотных интервалов. Это не что иное, как коротковолновые радиолюбительские диапазоны - в той же Америке за их использование не по назначению можно легко угодить под суд. Теоретически частотный план (разрешенные и запрещенные для использования частоты) должен настраиваться под конкретную страну программным способом, но в данном случае можно видеть американское распределение (представители ZyXEL ссылаются на то, что Intellon поставляет во все страны чипы, настроенные под Америку как под наибольший общий знаменатель). В результате от теоретических 1155 несущих у нас остается всего 917, а от теоретических 200 Мбит/с пропускной способности физического канала - примерно 158 Мбит/с. Информационному же каналу американский частотный план оставляет всего 118,5 Мбит/с. Таким образом, мы получили не сферического, а реального коня с "чистой" (без учета сетевых протоколов) пропускной способностью около 120 Мбит/с. Но - по-прежнему в вакууме, посему перейдем к суровой реальности.

Практика

Суровая реальность состоит в том, что спектр нашего диапазона далеко не так чист, как хотелось бы [9]. Связано это с работой всевозможных импульсных преобразователей, тиристорных регуляторов и прочей электроники (особенно безымянной китайской, где не стесняются экономить на конденсаторах фильтров). Наличие этих помех приводит к тому, что при работе с максимальной модуляцией 1024 QAM возникает слишком много ошибок, и контроллер вынужден переходить на более устойчивую, но и более медленную модуляцию (так же, как сбрасывает скорость в линии аналоговый модем), вплоть до двоичной BPSK (для каждой из несущих тип модуляции определяется независимо). В Интернете можно найти результаты тестов, где HomePlug AV показывает пропускную способность в 80, а то и в 120 Мбит/с, но моя реальность оказалась несколько иной.

Все тесты проводились в обычном панельном доме на штатной электропроводке, выполненной в стенных каналах алюминиевым проводом (в некоторых случаях добавлялся фрагмент медного провода в виде удлинителя, не содержащего никаких фильтрующих цепей). Определить точную длину линии между устройствами не представлялось возможным в связи с отсутствием информации о квартирной разводке. Бытовые электроприборы и прочие типичные потребители не отключались, имитируя реальные условия эксплуатации, за исключением отдельных устройств, вызывающих особо сильные помехи (о чем читайте ниже). Для проверки реальной скорости обмена был выбран скрипт передачи больших файлов по протоколу TCP/IP в одном направлении (для протокола UDP результаты будут несколько выше за счет отсутствия обратного трафика). На компьютерах, используемых в качестве точек обмена, функционировал типовой набор резидентных программ. Поскольку стандарт HomePlug AV подразумевает передачу потокового мультимедийного контента, интерес представляет не только голая цифра средней скорости, но и ее динамика. Соответственно, я не стал строить сводные столбиковые диаграммы, а оставил фрагменты графиков скорости, где хорошо видны колебания последней.