Каким образом можно избежать появления эффекта асимметрии мощностей точки доступа wifi
На дальность распространения электромагнитного Wi-Fi-сигнала в диапазонах 2.4 и 5 ГГц влияют следующие факторы:
1) Мощность передатчика (точки доступа) и чувствительность приемника (ноутбук / компьютер / смартфон / планшет). Пожалуй, ключевой момент в работе любого беспроводного оборудования. Если просто, то чем больше мощность передатчика, тем дальше полетит электромагнитная волна, и тем больший энергетический запас будет иметь. Чем больше чувствительность приемника, тем более ослабленный сигнал сможет уловить его антенна.
2) Наличие и тип препятствий на пути распространения сигнала от передатчика до приемника. Соответственно, чем больше этих препятствий, тем большую долю мощности будет терять волна, проходя через них. И так уж получилось, что разные материалы в зависимости от своих физических свойств (диэлектрическая, магнитная проницаемости и проводимость) могут оказывать как негативное, так и положительное влияние на распространение электромагнитного поля.
3) Интерференция радиоволн, возникающая из-за влияния стороннего оборудования, работающего в том же частотном диапазоне и усиленно генерирующего помехи. К такому оборудованию в первую очередь относятся Wi-Fi-адаптеры "соседей" и микроволновые СВЧ печи. В меньшей степени на Wi-Fi-сеть оказывают влияние Bluetooth-устройства. В этом же диапазоне 2.4/5 ГГц работает огромное количество промышленного и медицинского оборудования, но в офисах, бизнес центрах и домах обывателей их, к счастью, можно встретить не часто.
Приведенный список можно значительно расширить и дополнить, но это, по мнению автора, наиболее значимые моменты, которые при правильном подходе смогут значительно увеличить энергетический потенциал беспроводной сети. Ниже приводятся более детальные рассуждения по каждому из пунктов.
1. Мощность и чувствительность
Девиз раздела: не запори то, что имеешь.
Мощность передатчика, разрешенная стандартом IEEE 802.11 для беспроводного Wi-Fi-оборудования не должна превышать 20 dBm, что эквивалентно 100 милливаттам. Значения мощности реального оборудования в среднем находится в диапазоне от 15 до 18 dBm. Связано это по большей части с нежеланием производителя "рисковать", ведь устройство мощностью свыше 20 dBm просто не пройдет сертификацию.
Тут есть два момента, на которые нужно обратить внимание: во-первых, нужно понимать, какой частью и в какую сторону излучает Wi-Fi-адаптер, а вернее его антенна. Подавляющее большинство home-версий точек доступа имеют omni-антенну с круговой диаграммой направленности в форме тора (в первом приближении), рисунок 1.
Рисунок 1 – Внешний вид и диаграмма направленности Omni-антенны
Тор имеет диаграмму направленности в угломестной плоскости в форме восьмерки, а в азимутальной – в форме круга. Для обеспечения наиболее благоприятных условий приема пользователя сети нужно располагать в направлении на максимум излучения. Учитывая, что рассматриваемая антенна всенаправленная, она просто должна располагаться параллельно приемнику (антенне приемника). Это условие демонстрируется рисунком 2.
Рисунок 2 – Иллюстрация к зависимости качества приема от взаимной ориентации передатчика и приемника
Таким образом, если расположение вашего ноутбука соответствует направлению на "минимум излучения" (рисунок 2), то не стоит удивляться низкому качеству приема. Учитывая, что антенны, идущие в комплекте с роутером, имеют в основании "систему вращения", то каких только вариантов ориентации антенны не встретишь в квартирах обывателей.
Следующий вариант увеличения дальности – это использование более направленной антенны, то есть имеющей больший коэффициент усиления. Следует отметить, что антенна – устройство пассивное, поэтому вы лишь увеличите плотность потока электромагнитного излучения в нужную сторону, а мощность излучения останется на прежнем уровне (15 – 20 dBm). На рынке представлено большое количество антенн Wi-Fi-диапазона с различным коэффициентом усиления в среднем от 3 до 15 dBi, способных перекрыть расстояние в пару километров. Поэтому в том случае, если вы живете в лесной глуши, и точно знаете, где располагается источник сигнала, то можете смело использовать направленную антенну.
Отдельно можно отметить, что есть аппаратные средства увеличения мощности беспроводного адаптера, работающего из-под Linux (и некоторого ПО в Windows), с помощью которого можно аппаратно изменить излучаемую мощность передатчика, но этот и подобные решения довольно быстро могут вывести адаптер из строя.
Так как антенны – устройства двухстороннего типа, то есть любая антенна может работать как на прием, так и на передачу, то все сказанное выше, касаемо увеличения мощности передающей антенны, способно в равной степени увеличить и ее чувствительность.
2. Количество и тип препятствий
Девиз раздела: используй логику при размещении оборудования.
Конечно, довольно сложно без специального оборудования учитывать количество препятствий и их тип на пути распространения радиосигнала, но есть несколько правил, соблюдая которые можно "сохранить" пару децибел мощности.
Длина Wi-Fi-волны в диапазоне 2.4 ГГц составляет в среднем 12.5 сантиметров и для диапазона 5 ГГц – 6 сантиметров, поэтому для крупных объектов (стены, перекрытия, шкафы, двери и т.д.) можно пользоваться принципом геометрической оптики, предполагая, что сигнал распространяется по прямой линии (частично отражаясь и преломляясь). Это, конечно, грубое допущение, но во-всяком случае это позволит "на глаз" оценить направление распространения сигнала и расчистить (по возможности) ему путь.
Первое, что нужно иметь в виду, это то, что сигнал очень плохо проходит через металлизированные поверхности и соответственно железобетонные перекрытия. Попадая на металлический объект, электромагнитная волна продолжает распространяться вдоль его поверхности, рассеиваясь. Поэтому в идеале, точку доступа нужно располагать подальше от сейф дверей, железных столов и так далее. Если необходимо обеспечить прохождение сигнала через толстую стену (тип материала не важен), то нужно постараться обеспечить условие, чтобы путь от источника до приемника через это препятствие был минимален. Это условие демонстрируется иллюстрацией на рисунке 3.
Рисунок 3 – Иллюстрация к уровню мощности сигнала после прохождения через препятствие
3. Интерференция радиоволн
Чтобы в домашних условиях определить наличие помех от стороннего оборудования и по возможности уменьшить его влияние, рекомендуется использовать программные анализаторы Wi-Fi радиопокрытия. В статье "Программы для анализа Wi-Fi радиопокрытия - Wi-Fi Site Survey" произведен обзор возможностей подобных программ, работающих под управлением OS Windows.
В целом рекомендации следующие. При запуске программы, например, Wi-Fi Scanner (разработчика System Lizard) откройте диаграмму распределения уровня сигнала по частотным каналам Wi-Fi, рисунок 4. График наглядно представляет информацию об окружающем вас беспроводном оборудовании.
Рисунок 4 – Внешний вид вкладки 2.4 GHz band, программы Wi-Fi Scanner
В диапазоне 2.4 ГГц в РФ существует 13 частотных каналов. Три из них условно неперекрывающиеся – это 1, 6 и 11 каналы. Как показывает практика – большая часть точек доступа работает на первом и шестом каналах. Есть и умные точки доступа, которые могут автоматически "переезжать" на менее зашумленные каналы. Вариант автонастройки точки доступа подойдет в том случае, если она одна в сети и обслуживает малое количество абонентов. Если же точка доступа является частью крупной беспроводной сети, то такой вариант категорически неприемлем. Используя программы, анализаторы радиопокрытия можно просто промониторить каналы и выбрать наименее зашумленный. Например, для ситуации, изображенной на рисунке 4, я бы выбрал 11 или 12 частотный каналы. Аналогичные рассуждения могут быть отнесены и к диапазону в 5 ГГц.
Никогда нельзя предугадать все возможные источники помех, бывали случаи, когда за стеной, с закрепленной на ней точкой доступа, неожиданно оказывалась микроволновая печь, роняющая Wi-Fi сеть на весь обед.
Заключение
В заключение пару слов хотелось бы сказать о распространенных кустарных методах усиления Wi-Fi с помощью банок из-под пива, CD-дисков и прочей нечисти. Работает это только в том случае, если вы реально понимаете, что нужно делать, а место установки "модификаций" вымерено с помощью штангенциркуля. Например, устанавливая экран из разрезанной банки из-за пива, ее расстояние до антенны должно быть вымерено так, чтобы отраженные от нее волны приходили в фазе с основным излучением антенны. Если вы ставите экран "на шару", то можно добиться и вовсе противоположного результата – отраженные волны приходят в противофазе и гасят друг друга. Но это уже совсем другая история.
В статье рассказываем, как увеличить зону покрытия вай-фай и повысить качество беспроводного сигнала. Чтобы разобраться, как улучшить покрытие, нужно немного вникнуть в теорию о распространении электромагнитных волн. Не волнуйтесь, это только звучит сложно: на самом деле — все проще простого. Эти знания и небольшие практические лайфхаки помогут исключить мертвые зоны, где сигнал не ловит. Воспользовавшись ими можно избежать раздражающего прерывания беспроводного соединения.
Содержание:
Способ № 1: Выставляем антенны правильно
Как распространяется вай-фай сигнал от антенны всенаправленного действия по пространству? Сразу хочется предположить, что точка доступа представляет собой центр, а сигнал от нее идет во все стороны по типу лучей. На основе таких представлений получаем, что вокруг этой точки образуется сфера, которая охватывает все комнаты помещения, а заодно — этаж, где это помещение находится, а также верхний и нижний этажи.
На самом деле, все совсем не так. Зона покрытия Wi-Fi представляет собой тороидальное поле. Его форма напоминает пончик, чей осью является всенаправленная антенна. От того, в какую сторону антенна направлена, зависит угол распространения вай-фай сигнала.
Как же правильно расположить антенну роутера? Чтобы подобрать оптимальное положение антенны в пределах этажа ее необходимо разместить под прямым углом так, чтобы она находилась строго перпендикулярно полу. В результате радиоволны будут проходить параллельно полу. Благодаря этому волны смогут охватывать всю нужную пользователю зону.
Диаграмма направленности антены Wi-Fi
Способ № 2: Правильно размещаем маршрутизатор
Антенны стоят правильно, а Wi-Fi зона все равно оставляет желать лучшего? Одна из главных причин плохого покрытия — это неправильное расположение маршрутизатора. Поскольку антенна распространяет радиоволны во все стороны от себя, самый сильный сигнал — возле роутера. А вот чем дальше от сетевого устройства, тем вай фай слабее. На краю зоны покрытия сигнал и вовсе становится “никакой”, прерывается.
Если поставить роутер у стены, часть излучения будет выходить наружу здания, а вот удаленные от маршрутизатора углы помещения останутся почти что без покрытия.
Расположение Wi-Fi роутера в квартире, в самом центре комнаты — идеальный вариант. Такое решение позволяет электрической волне распространяться во всех направлениях параллельно полу. Как результат — наличие мертвых зон практически исключается.
К сожалению, на практике расположить маршрутизатор посередине квартиры, дома, офиса — почти невозможно. Причинами этому является отсутствие розеток, проблемы с прокладкой кабеля, сложная планировка.
Как же можно выйти из ситуации? Очень просто: необходимо разместить роутер как можно ближе к центру помещения. Покрытие все равно будет намного лучше, чем если бы устройство стояло в коридоре или в углу у стены.
Расположение в углу
Вблизи маршрутизатора сигнал самый сильный, а чем дальше, тем становится слабее. На краю зоны сигнал становится и вовсе слабым.
Расположение по центру
Размещение роутера в центре комнаты позволит электрической волне разойтись во всех направлениях паралельно полу, практически исключив мертвые зоны
Способ №3: Обеспечиваем прямую видимость сигнала
На уровень сигнала вай фай влияют препятствия. Радиоволна, которая работает на частоте 2,4 ГГц, имеет относительно небольшую дифракцию, поскольку она является довольно короткой. Десятков сантиметров, которые составляет длина такой радиоволны, недостаточно, чтобы обогнуть классические препятствия помещения: стены, мебель, технику.
По этой причине, когда сигнал проходит от роутера к подключаемому устройству через стены и вышеуказанные предметы, энергия частично поглощается, а частично — отражается. До адресата — подключенного к вай фай устройства — доходят лишь остатки сигнала.
То, сколько поглотит препятствие, зависит от материала, из которого оно сделано. Больше всего децибел поглощает бетон и несущие стены — 20-25. Эффективное расстояние — процентное значение радиуса волны после того, как она пройдет препятствие, — в этом случае составляет 15%.
| Препятствие | Потери сигнала, Дб | Эффективное расстояние, % |
| Воздух | 0 | 100% |
| Окно без тонировки | 3 | 70% |
| Окно с тонировкой (слой металлического покрытия) | 5-8 | 50% |
| Стени из дерева | 10 | 30% |
| Стена межкомнатная(15,2) | 15-20 | 15% |
| Стена несущая(30,5см) | 20-25 | 10% |
| Бетонный пол/потолок | 15-25 | 10-15% |
| Монолитное железобетонное покрытие | 20-25 | 10% |
Для чего это нужно знать? Сейчас разберемся.
Стандарт вай-фай, возникший еще в 2009 году, — 802.11n — без препятствий способен покрыть зону радиусом в 400 метров. Теперь подсчитаем, какой уровень сигнала дойдет до клиентского устройства через преграды. Допустим, пользователь установил роутер в спальне, а хочет посидеть в интернете с телефона на кухне. Какое расстояние сможет покрыть маршрутизатор, если волна должна пройти аж три стены? Для этого нужно последовательно умножать “чистую” зону покрытия на процент эффективного расстояния.
| Первая стена | 400 метров * 15% = 60 метров |
| Вторая стена | 60 метров * 15% = 9 метров |
| Третья стена | 9 метров * 15% = 1,35 метра |
Что это означает? К сожалению, на кухне устройство не сможет поймать сеть, ведь сигнал туда попросту не дойдет.
Вычислить, где будут находиться мертвые зоны, можно с помощью таких подсчетов. Также стоит учитывать, что конструкции из металла, а также зеркала вообще не пропускают радиосигнал. Поэтому если такие предметы стоят на пути развертывания сети, за ними будут образовываться мертвые зоны.
Способ № 4: Устраняем источники помех
Помешать сигналу вай-фай могут не только предметы, а и другие беспроводные сигналы. Так, общедоступная частота, которая применяется для работы всех устройств по вай-фай и Bluetooth, — 2,4 ГГц. Хотя пропускная способность у блютуз небольшая, она все же способна вызывать помехи, которые не дают точке доступа стабильно работать.
Микроволновая печь также может помешать распространению сигнала. Это касается печей, которые используют для работы магнетрон. Он тоже функционирует в частотном диапазоне 2,4 гигагерц. Однако излучение магнетрона настолько сильное, что полностью выбивается из защитного экрана микроволновки. В результате сигнал от беспроводной сети засвечивается полностью.
Что делать? Напрашивается только один вывод: либо не ставить маршрутизатор рядом с СВЧ-печью или смириться с тем, что когда микроволновка будет работать, устройства не смогут поймать Wi-Fi сигнал.
Способ № 5: Отключаем ненужные протоколы связи
В админ панели роутера, в настройках, можно выбрать режимы, с которыми созданная точка доступа будет работать. Стандарты Wi-Fi b и g выдают небольшую скорость приема / передачи данных, да и дальность действия у них меньше. Чуть более современный режим работы маршрутизаторов — n — способен обеспечить скорость обмена данных до 150 Мбит / сек, а в режиме ac роутер может передавать до нескольких гигабит в секунду. Разумеется, расстояние у них тоже больше.
Перевести маршрутизатор в более быстрый режим можно, но при условии, что роутер и другие устройства, подключаемые к беспроводной сети, поддерживают высокоскоростные стандарты.
Как правило, сетевое оборудование использует смешанный режим: b / g / n / ac. Это обеспечивает совместимость маршрутизатора с устройствами, которые поддерживают более старые стандарты вай-фай.
Но тут есть загвоздка: если в сети есть старый лэптоп или смартфон, то по обратной связи он будет передавать данные по “своим” каналам, например, g или n. Во время перехода на другой режим происходит изменение модуляции. Поэтому дальность действия сигнала, как и его скорость, падает. Если убрать смешанный режим, оставив только высокоскоростной — модуляции не будет. Однако старые устройства, поддерживающие другую сеть, работать с ней не смогут.
Впрочем, если у пользователя только один такой девайс, можно приобрести беспроводной адаптер, поддерживающий современный стандарт. Еще одно решение — соединить устройство с сетью через Ethernet-кабель.
Способ № 6: Переключаемся на другой канал
Если пользователь устанавливает роутер в многоквартирном доме или офисе, тогда одним из лучших методов увеличения зоны покрытия Wi-Fi станет выбор другого канала.
Дело в том, что сети, которые функционируют на одной и той же частоте, образуют интерференционные помехи. Они выглядят как круги на воде. Эти помехи мешают друг другу.
Вай-фай работает на различных каналах в пределах своего диапазона. Всего таких каналов около 13 штук, и роутер между ними переключается. Да, он автоматически может находить максимально свободный канал, но не всегда качественно с этим справляется.
Выход — определить, на каком канале работает маршрутизатор, и поменять его на максимально незанятый вручную. Как это сделать:
Владельцы двухдиапазонных роутеров, способных функционировать на частотах 2,4 и 5 ГГц, могут переключиться на вторую — менее занятую частоту. Подробнее об этом — в описании 10-го способа.
Способ № 7: Регулируем мощность передатчика
Всенаправленные антенны роутеров не действуют по принципу: чем мощнее, тем дальше. Для них имеет значение не только мощность, а и обратная связь от клиентского адаптера. В противном случае смысл в приеме и передаче данных теряется: даже если девайс будет подключен к точке доступа, никаких действий по обмену данными с помощью вай-фай предпринять не выйдет.
Этот эффект называют асимметрией. Маршрутизатор распознает и передает данные на девайс, а сетевое устройство не отвечает, поскольку в него интегрирован беспроводной адаптер с малым радиусом действия.
Эффект асимметрии можно устранить. Для этого следует зайти в настройки роутера через личный кабинет. По умолчанию выставляется максимальная мощность. Пользователю же нужно снизить ее на единицу.
Также стоит учитывать, что максимальный уровень сигнала Wi-Fi, выставленный в настройках, способен ухудшить качество обратной связи от сетевых девайсов, которые расположены рядом с роутером. Дело в том, что радиосигнал будет настолько сильным, что заглушит более слабый сигнал, выдаваемый адаптером.
Способ № 8: Меняем антенны
В недорогих моделях маршрутизаторов по умолчанию стоят антенны, чей коэффициент усиления равен 3 Дби. Конечно, антенна в принципе не способна увеличить мощность потока сама по себе. Но можно увеличить ее коэффициент. Тогда изменится диаграмма направленности и сигнал будет распространяться дальше.
Это можно сравнить с режимами свечения фонарика. Так, режим ближнего света представляет собой широкий луч, который освещает большое пространство. А вот режим дальнего света — это узкий луч, который бьет точечно, но дальше.
Учитывая это, становится понятно, что как только коэффициент увеличится, радиосигнал распространится на более дальнее расстояние. Но в этом случае зона покрытия сузится: может получиться так, что сигнал вай-фай ближе к потолку и полу полностью исчезнет. Возможно, поваляться на диване, залипая в соцсети, не получится.
Если же пользователь все-таки решил поставить антенну с большим коэффициентом усиления, чем у антенны его роутера — это не проблема. Коннектор SMA — стандарт подключения таких аксессуаров, так что подобрать и приобрести нужную маршрутизатору модель не составит труда.
Способ № 9: Устанавливаем ретрансляторы
Установка репитеров требует дополнительных финансовых вложений, но это отличный вариант для увеличения покрытия. Он практически незаменим для мест, имеющих большую площадь. Пригодится он и для построек со сложной планировкой.
В качестве повторителя, который способен расширить зону покрытия вай-фай, можно использовать не только специальное устройство — Wi-Fi репитер. Роль такого расширителя сети Wi-Fi на себя может взять второй маршрутизатор, который поддерживает технологию WDS. Каждый вариант имеет свои особенности.
Все преграды частично отражают/поглощают сигнал, некоторые из них могут почти полностью блокировать прохождение сигнала. Что приводит к уменьшению радиуса действия беспроводной сети. Каждое препятствие снижает уровень сигнала, так же может увеличивать уровень шума, который появляется из-за переотражения/искажения сигнала. Важно помнить что радиоволны не только проходят сквозь преграды, но и огибают их, что при большой мощности сигнала будет создавать дополнительные помехи.
На открытом пространстве на дальность влияет ландшафт местности, атмосферные помехи, постройки, линии электропередач и так далее.
Возможное решение
Расположить точку доступа так что бы количество преград было наименьшим до необходимого места
Мощность сигнала
Мощность сигнала влияет на радиус беспроводной сети. При росте мощности сигнала растет уровень шума в некоторых случаях при отсутствии хорошего FEM модуля падает чувствительность, так появляется другая проблема клиентское устройство получает данные на относительно высокой скорости, но отправляет данные на значительно более низкой скорости. Чрезмерно большая мощность является источником помех.
Возможное решение
Мощность передатчика точки доступа обычно выше в 2-3 раза, чем на клиентских устройствах. В радиусе работы беспроводной сети могут быть места, где клиент будет слышать точку доступа хорошо, а точка доступа клиента — плохо, или вообще не слышать. Так возникает асимметрия от разных значений мощностей и чувствительности приемников. Для устранения данного эффекта и получения стабильной связи следует уменьшить мощность передатчика в точке доступа на 25-50%, в некоторых случаях это помогает больше всего.
Региональные ограничения
Региональные ограничения, это строгое соответствие требованиям страны для которой произведена точка доступа. В каждой стране есть свои ограничения на мощность сигнала, доступные каналы и некоторую логику их работы.
Возможное решение
Если вы приобрели устройство официально продающее для вашей страны, то не стоит что то изменять.
ВАЖНО. При превышении допустимой мощности сигнала для вашей страны, необходимо подать документы о регистрации точки доступа. Полный перечень документов и требованиях можете узнать в центре регистрации радиоэлектронных средств.
Низкая скорость подключения и высокие задержки при подключении по беспроводной сети
Низкая скорость доступа по беспроводной сети, может иметь массу критериев, на не которые из них можно повлиять.
Высокий уровень шума
Показатель уровня принимаемого сигнала RSSI (Received Signal Strength Indicator), чем ближе значение к нулю тем лучше сигнал. При снижении уровня принимаемого сигнала снижается отношение сигнал/шум, впрочем, как и скорость передачи данных. Клиентское устройство, находящееся «слишком далеко» от точки доступа, может подключаться к беспроводной сети, но при слишком низком отношении сигнал/шум это будет невозможно. (RSSI от -30dbm до -50dBm отличные показатели)
Возможное решение
Выполнить сканирование беспроводной сети и рассмотреть способы снижения уровней шума путем определения устройств, которые создают помехи, а затем убрать их или экранировать.
Выбранный канал перегружен
На большинстве точек доступа по умолчанию установлен автоматический выбор канала. Обычно это работает хорошо, но при плотной застройке, возникает множество проблем, точка доступа не может выбрать канал и клиенты порой вообще не могут подключиться. Связано с тем что при большом количестве точек доступа и устройств работающих на одном канале по близости появляются помехи, и канал «перегружен». Помехи создают множество проблем в работе интернета через Wi-Fi: «обрывы» соединения, низкая скорость, – нестабильная работа.
Возможное решение
Выполнить анализ загруженности беспроводной сети и выбрать другой менее загруженный канал. Подробнее можно прочитать в отдельной статье Какой канал выбрать для WiFi
Подключен клиент с устаревшим стандартом связи
Скорость передачи данных всегда будет выравниваться по самому медленному клиенту! ВСЕГДА!
Пропускная способность беспроводной сети может ограничиваться скоростью самого медленного устройства с устаревшим стандартом. В беспроводной сети с большим количеством клиентов, устройства работают медленнее, чем обычно. Например точке доступа стандарта 802.11ac (WiFi 5) одновременно подключен клиент с адаптером 802.11ac на скорости 866 Мбит/с и медленный клиент с адаптером стандарта 802.11n (на скорости 150 Мбит/с). При высокой активности медленного устройства, произойдет общее снижение общей пропускной способности в беспроводной сети.
Возможное решение
- Переместить устаревшие устройства на диапазон 2.4ГГц
- Если точка доступа поддерживает технологию cправедливости эфирного времени (Airtime Fairness / ATF) которая гарантирует, что каждый клиент имеет равный доступ к эфирному времени, независимо от возможностей клиента. Включение данной опции уменьшит негативное влияния медленных устройств на общую пропускную способность беспроводной сети, ограничивая передачу данных не по количеству пакетов, а по времени передачи, независимо от количества переданных данных. Но это не устранит полное влияние устройств использующих устаревший стандарт
- Если возможно заменить радиомодуль или отказаться от использования устройства в целом
Используется устаревший метод проверки подлинности
Не стоит пользоваться ушедшими методами проверки подлинности WEP и WPA/TKIP. Они могут существенно снижаюсь скорость работы беспроводной сети. Помимо этого стандарт не обеспечивает высокую степень безопасности.
Возможное решение
Использовать стандарт безопасности WPA2-PSK с алгоритмом шифрования AES или WPA3
Не удается подключиться к беспроводной сети
Выбран не поддерживаемый канал
Клиентские устройства могут иметь ряд ограничений. Современные точки доступа могут иметь весь перечень каналов, а клиентские устройства будут игнорировать некоторые каналы опираясь на регион вещания беспроводной сети или устаревшие данные о ограничениях для текущего региона.
Возможное решение
Выбрать другой канал, который поддерживается вашим устройством
Меняется уровень сигнала беспроводной сети
Если проблема проявляется регулярно в определенные часы или дни. Например по выходным и вечером в будни. Скорее всего в данные часы соседние точки доступа и клиентские устройства создают большое количества шума, который препятствует обеспечению качественной работе беспроводной сети.
Обратить внимание на настройки роутера, возможно установлен автоматический выбор канала, и ваша точка доступа меняет каналы. Не все каналы имеют одинаковую мощность сигнала.
Возможное решение
Выполнить анализ загруженности беспроводной сети и выбрать другой менее загруженный канал. Подробнее можно прочитать в отдельной статье Какой канал выбрать для WiFi
Пропадает или «зависает» беспроводная сеть
Возможное решение
Утром подключался, вечером вернулся с работы и перестал подключаться
Проблема обычно на Apple устройствах, а именно под управлением MacOS. Возникает она потому что устройство сканирует все сети, в процессе получает список сетей и объявленных регионов (стран пребывания). Из-за этого устройство под управлением MacOS, может ошибочно определять страну пребывания и устанавливать ограниченный набор каналов.
Возможное решение
Потребуется подключится к роутеру через SSH или Telnet и выполнили следующую команду:
nvram set wl0_reg_mode=h && nvram set wl1_reg_mode=h && nvram commit && reboot
Итак, пусть изначально у нас есть некий стандартный роутер/точка доступа с официально разрешенными для нашей страны параметрами по мощности сигнала, который работает «в полную силу», то есть на мощности передатчика 100%. Напоминаю, это 23 дБм / 200 мВт в диапазоне 5ГГц или 20 дБм / 100 мВт в диапазоне 2,4 ГГц.
Примечание: единица измерения мощности беспроводного сигнала измеряется в дБм или мВт.
Излучаемый роутером/ТД сигнал распространяется вокруг, и попадает на приемные устройства, существенно ослабнув «по пути». Какой примерно сигнал мы имеем на стороне клиента (смартфона, планшета, ноутбука и т.д.)? Ну, к примеру, -50 дБм / 0.00001 мВт или -67 дБм / 0.0000002 мВт.
В то же время беспроводной клиент, который обычно представляет собой мобильное устройство, имеет задачу не только подключиться к сети, но и подольше проработать от батареи. Поэтому клиент не «выбрасывает» напрасно энергию в эфир. Мощность передатчика клиентов обычно находится на уровне 11-17 дБм (12.5-50 мВт). То есть, эта мощность в от 8 до 2 раз меньше, чем мощность сигнала роутера, если говорить об устройствах в 2,4 ГГц диапазоне.
реклама
При этом у беспроводных роутеров/ТД всегда есть CCA Threshold – порог слышимости сигнала, и если уровень сигнала не превышает этот порог, роутер/ТД считает его шумом. Предположим, этот порог - 82 дБм. Таким образом, наш условный роутер с 5 дБи антеннами будет работать с устройствами, уровень сигнала от которых в точке размещения роутера не менее -87 дБм (-87 дБм сигнал + 5 дБи коэффициент усиления антенны роутера = -82 дБм).
Примечание: разумеется, это чисто условный пример, в котором все параметры условно-типичные и даны для понимания ситуации; ваш роутер может иметь антенны с коэффициентом усиления отличающимся от 5 дБи, и иной порог, например - для определенного оборудования Ubiquiti в целом стабильная связь гарантируется при уровне сигнала до -70дБм; порог для сетей 5ГГц ниже чем для 2,4 ГГц даже на одном и том же оборудовании и т.п., но это нюансы, в которые мы углубляться не будем.
В целом для роутера и клиента можно руководствоваться простым правилом: при прочих равных условиях, сигнал теряет 6 дБ мощности (т.е. в 4 раза) при увеличении расстояния от передатчик в 2 раза.
Однако, как было сказано выше, мощность сигнала роутера/ТД обычно в 2-8 раз выше, чем на клиентах. И с отдалением от роутера/ТД неизбежно возникнет ситуация, когда клиент будет слышать сигнал роутера хорошо, а вот роутер будет слышать более слабый сигнал клиента на «грани» возможностей или не слышать вообще (так как уровень сигнала клиента будет опускаться за порог слышимости CCA Threshold). И возникнет странная ситуация, когда сигнал Wi-Fi от роутера на клиентском устройстве вроде бы ловится, но связи нет или она постоянно «отваливается».
реклама
Причина в асимметрии «силы» связи: к примеру, когда клиент мощностью 14 дБм слышит роутер/ТД на -84 дБм (-84 дБм + 2 дБи коэффициент усиления антенны клиента = условный порог слышимости -82 дБм), до роутера/ТД доходит сигнал от клиента лишь на уровне -90 дБм, что находится ниже порога слышимости. При указанных условиях беспроводная связь гарантированно оборвется.
То есть, в каналах беспроводной связи уже при типичных стандартных параметрах работы роутеров/ТД возникает существенная проблема со связью, вызванная асимметрией мощностей Wi-Fi излучателей. И если дополнительно поднять мощность сигнала на одной стороне (роутере/ТД), то проблема только усугубится. Перемещаясь с мобильными клиентами, вы все более часто будете сталкиваться с ситуацией, когда Wi-Fi роутер «теряет» устройства, и именно потому, что у него существенно более сильный сигнал. Клиент «услышит» роутер/ТД, а роутер клиента – нет. Вот почему серьезные производители оборудования не рекомендуют использовать Wi-Fi роутеры и точки доступа на максимальной мощности. Привожу в доказательство фрагмент презентации Cisco (с полной презентацией можно ознакомится здесь).
Даже наоборот, для устранения асимметрии и получения стабильной связи рекомендуется понизить мощность Wi-Fi передатчика в роутере/ТД.
Но если не мощность сигнала, то что же тогда определяет скорость и надежность Wi-Fi соединения?
Скорость подключения, которая ни о чем не говорит.
Скорость подключения по Wi-Fi определяют три параметра: тип модуляции, количество потоков (зависит от количества антенн) и ширина радиоканала.
Но «теоретическая» скорость подключения на основе вышеуказанных параметров имеет мало общего с реальной скоростью работы беспроводной сети. Что же оказывает влияние на эту скорость?
Дело в том, что модуляция в сети непостоянна. Самые прогрессивные модуляции на сегодня - 256 QAM и 1024 QAM (модуляция определяет, сколько бит передается в одном радиосимволе). Но! Эти плотные модуляции очень чувствительны к шуму. И достигаются они только при высоком соотношении сигнал/шум (SNR), когда клиент находится близко к Wi-Fi роутеру/ТД. С удалением от роутера/ТД растет шум, SNR падает, модуляция упрощается для надежности соединения и, как следствие – падает скорость связи. Плюс свою лепту в проблемы сети добавляет интерференция.
Интерференция и шум
Причиной коллизий из-за интерференции в Wi-Fi сетях являются беспроводные устройства, работающие на том же или близком канале. Это вполне могут быть соседские Wi-Fi устройства, а не ваши, и повлиять на их работу вы не сможете.
Примечание: в частности, поэтому рекомендуется использовать непересекающиеся каналы для соседних Wi-Fi роутеров; непересекающиеся каналы помогают избегать интерференции (хотя полностью проблему, конечно, не решают – проблемы растут по мере удаления от передатчиков).
Итак, интерференция – это помеха, вызываемая радиоволнами соседних Wi-Fi устройств.
Источником шума в беспроводных сетях являются не Wi-Fi устройства, использующие для работы тот же радиочастотный диапазон, что и Wi-Fi оборудование. Это различные Bluetooth устройства, 2,4ГГц и 5 ГГц ресиверы, радиотелефоны, микроволновые печи и другое оборудование.
Примечание: впрочем, поврежденные пакеты Wi-Fi и сигналы от устройств за пределами порога CCA Threshold тоже считаются шумами. Сигналы от Wi-Fi устройств, работающих отдаленно от роутера на том же канале, не считаются интерференцией, поскольку сигналы таких устройств не могут быть демодулированы.
Как уменьшить интерференцию и шум в Wi-Fi сети? Для домашнего пользователя я вижу только два варианта действий: перейти на другой канал и провести деагрегацию каналов. Так как объединение каналов уже само по себе ухудшает SNR: каждый дополнительный 20 MГЦ канал отнимает примерно 3dB у показателя SNR.
Примечание: уменьшение ширины канала в 10 раз увеличивает соотношение сигнал-шум в те же 10 раз. Вот почему в стандарте 802.11ax реализована идея разделения канала на дополнительные поднесущие. Сужение канала повышает соотношение сигнал/шум, что и дало возможность использовать прогрессивную кодировку 1024 QAM.
Но решающее влияние на быстродействие вашей сети будет оказывать не соотношение сигнал/шум, не интерференция как таковая, не мощность беспроводного сигнала, и уж тем более не количество беспроводных сетей вокруг, как ошибочно думают многие. Быстродействие вашей беспроводной сети будет в значительной степени определяться утилизацией канала. Ну, если вы живете не в тайге среди медведей, конечно. Там Wi-Fi каналы утлилизировать будет некому, кроме вас.
Проблемы утилизации
Что такое утилизация канала? И почему она сильно влияет на скорость работы Wi-Fi сети? Утилизация - это доля эфирного времени, которую занимают все работающие на данном канале устройства, и чьи сигналы могут быть демодулированы нашим Wi-Fi роутером/ТД, то есть энергия которых выше за CCA Threshold. По сути, пакеты нашей сети «втискиваются» в доступные узкие эфирные рамки между пакетами других сетей, работающих в этом же радиодиапазоне. Увы, но с максимальной производительностью наша беспроводная сеть работает лишь тогда, когда соседские сети на используемом канале не слишком активны или простаивают (а лучше всего – если они на нем отсутствуют). Вот почему настоятельно рекомендуется уходить на самые «незанятые» Wi-Fi радиоканалы. Там банально меньше «утилизаторов» сети.
Примечание: утилизация важна потому, что в Wi-Fi сетях доступ эфирному диапазону реализован по протоколу CSMA/CA (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), согласно которому беспроводные устройства периодически «слушают» свою частоту на канале, и если она занята, передача данных откладывается, а затем через некоторое время устройство снова делает попытку прослушивания частоты.
Отметим, что утилизация канала никак не влияет на отображаемую в системе скорость беспроводного подключения, но в то же время имеет огромное влияние на реальную практическую производительность беспроводной сети.
Живой пример: стоит одному из беспроводных пользователей поставить на закачку какой-нибудь крупный файл (не говоря уже о торрентах), не выставив разумных ограничений на темп загрузки, как скорость работы всех остальных пользователей на используемом таким юзером Wi-Fi канале существенно упадет, именно из-за утилизации канала. Причем неважно, подключены пользователи к этой же сети, или же к ближайшим сетям использующим тот же Wi-Fi канал. Более того, эффект негативно скажется и на соседних Wi-Fi каналах тоже.
Какой уровень утилизации канала может быть приемлем? Компания Cisco полагает что при утилизации канала более 80%, «ловить» в сети уже нечего. Нет, сеть, конечно, будет работать и при такой утилизации. Но о работе в чем-то близком к реалтайму речь уже не идет.
Низкая утилизация канала - отлично
Средняя утилизация канала - приемлемо
Примечание: не факт, что на канале, на котором меньше всего Wi-Fi сетей, самая низкая утилизация канала - все зависит от сценариев эксплуатации сетей. Установить канал(ы) с самой низкой утилизацией можно только эмпирическим путем.
Одним из эффективных средств уменьшения канальной утилизации (речь идет о средствах, доступных для домашних пользователей), являются: переход на другой канал, уменьшение количества подключенных клиентов в сети, особенно медленных (возможно стоит перевести их в отдельную сеть), уменьшения количества неподключенных Wi-Fi клиентов в зоне действия сети, а также - уменьшение радиуса действия беспроводного роутера, то есть уменьшение мощности передатчика (это отсечет самых дальних и медленных клиентов, которые долго занимают канал и «тормозят» сеть, а также дальние неподключенные устройства, которые регулярно отправляющие менеджмент-фреймы, в том числе не ваши устройства).
Примечание: для устранения конфликтов с соседними сетями Wi-Fi сейчас введен идентификатор BSS Color (Base Service Station), который помечает каждый пакет, что позволяет роутерам и клиентам определить, какие пакеты передаются от соседних сетей, и просто игнорировать их. Это снижает интерференцию от соседних беспроводных сетей и ускоряет передачу данных, но эта возможность доступна только в новейшем стандарте 802.11ах.
Итог
Как видим, использование роутера с большой мощностью Wi-Fi сигнала вовсе не означает, что ваша сеть будет работать лучше, станет надежнее или «дальнобойнее». Скорее наоборот. Чем более мощный Wi-Fi роутер/ТД и чем больше радиус его покрытия – тем больше интерференции и шумов такое устройство наловит, тем больше будет утилизация беспроводных каналов и меньше – производительность сети. Да еще и соседям такой гаджет будет создавать лишние помехи. Как-то так.
Читайте также: