В странах и городах с развитой телекоммуникационной инфраструктурой у пользователей всё чаще возникают нарекания на работу Wi-Fi. В урбанистической среде, плотно насыщенной клиентскими устройствами, использующими Wi-Fi, среднестатистическое качество связи год от года ухудшается. Можно ли как-то переломить эту тенденцию?
Сейчас в мире более 6,5 млрд устройств, подключённых к сети посредством этого беспроводного стандарта, а к 2020-му году их количество достигнет почти 21 млрд. Это примерно 2,8 устройств на каждого человека на планете. Так что нехватка пропускной способности беспроводных каналов будет только усугубляться. Однако для решения этой проблемы недостаточно просто установить больше мощных маршрутизаторов. Причиной «виртуальных пробок» является не только «узость дорог», но и ряд других факторов.
Сегодня в каждом доме и многих квартирах есть по Wi-Fi-роутеру, а в некоторых — по несколько Повышение скорости соединения обычно связано с более плотным использованием полос пропускания. Кроме того, мобильны операторы покушаются на Wi-Fi-диапазон, упаковывая в него часть трафика, и с появлением 5G ситуация может ещё больше усугубиться.
То есть Wi-Fi фактически стал жертвой собственного успеха. Что можно сделать для решения этой проблемы, или хотя бы для её смягчения?
Толчея в эфире
Хотя в разных странах регуляторы могут накладывать определённые требования по лицензированию спектра частот Wi-Fi, в целом этот диапазон остаётся более-менее открытым. Пользователи должны соблюдать технические требования, включая ограничения по мощности передачи, но для этого не нужно получить никаких специальных разрешений. Сегодня почти все общественные Wi-Fi-сети, в том числе и домашние, работают в диапазонах 2,4 и 5 ГГц. При этом 2,4-гигагерцовые волны лучше проникают сквозь стены и мебель, да и вообще передаются дальше по сравнению с 5-гигагерцовыми, при одинаковой мощности передачи.
К примеру, в США регулятор выделил для Wi-Fi полосу шириной 84,5 МГц. В рамках стандарта 802.11b/g/n ширина каналов — 20 или 22 МГц, так что в общую полосу можно без взаимного перекрытия уместить только три канала: 1, 6 и 11. В Европе ситуация почти такая же: 13 каналов, из которых одновременно можно использовать только три без взаимных перекрытий. В Японии чуть легче: 14 каналов и 4 одновременных неперекрывающихся.
Так что если в списке Wi-Fi-сетей вы видите более трёх 2,4-гигагерцовых роутеров, или если их три, но какой-то один использует канал, отличный от 1, 6 и 11, то имеет место наложение каналов.
В 5-гигацерцовом Wi-Fi ситуация иная: в диапазон от 5170 до 5905 ГГц уложено 38 неперекрывающихся каналов 10- и 20-мегагерцовой ширины (в США — 5180-5825 и 24 канала 20-мегагерцовой ширины, в Европе и Японии каналов ещё меньше). Казалось бы, в несколько раз больше каналов, которые не мешают друг другу, должны улучшить качество связи в 5-гигагерцовом диапазоне. Но тут вмешивается региональная специфика: в разных странах часть каналов могут быть недоступны для общественного использования, так как на этих частотах работают военные и метеорологические радары, спутниковое телевидение. Поэтому из-за сложности «вписывания» трафика в «проблемные» частоты подавляющее большинство роутеров их просто игнорируют.
Итак, в каждом из двух диапазонов у нас есть ряд неперекрывающихся каналов. Но из-за обилия роутеров и клиентских устройств перекрытие превратилось в нормальную ситуацию. Когда возникает коллизия — пересекаются две Wi-Fi-передачи — все участники временно замолкают, и через какую-то паузу снова возвращаются в эфир. Длительность пауз увеличивается экспоненциально по мере увеличения количества коллизий, в результате скорость работы и надёжность Wi-Fi-соединения снижаются.
В густонаселённых районах загруженность эфира может быть такова, что связь в 2,4-гигагерцовом диапазоне еле ползает. Это привело к тому, что в ряде стран провайдеры начали закрывать этот диапазон для передачи видео или голоса, а большинство производителей смартфонов вообще не рекомендуют пользоваться 2,4-гигагерцовым Wi-Fi. Стандарт IEEE 802.11ac вообще подразумевает работу только в 5-гигагерцовом диапазоне, хотя и обратно совместим с более старым IEEE 802.11n.
Современный Wi-Fi-эфир можно сравнить с загруженным шоссе в час пик. Но, как говорилось выше, дело не только в количестве клиентских подключений. Переход с 2,4 на 5 ГГц был призван решить проблему с перегруженностью каналов, но при этом пришлось пожертвовать покрытием. Это привело к тому, что многие пользователи начали применять аппаратные усилители и строить mesh-сети, чтобы добиться приличного уровня сигнала в каждой комнате. Усилители слушают эфир, получают от роутера сигнал и дублируют его с более высокой мощностью, иногда на другом канале. Это приводит к увеличению количества перекрытий Wi-Fi-передач в тех же частотных диапазонах.
Провайдеры и операторы
С этой точки зрения настоящим злом стали общественные точки Wi-Fi-доступа. В 2005 году испанский провайдер Fon Wireless впервые представил концепцию точек доступа для сообществ (community hotspots), которые создаются на базе частных роутеров, и сегодня это явление набирает популярность в мире. Некоторые интернет-провайдеры начали быстро развёртывать такие точки для подписчиков, используя для этого роутеры своих клиентов. Согласно данным исследовательской компании Juniper Research, в 2017-м треть домашних роутеров в мире смогут работать в режиме точки доступа для сообщества. На эти нужды будет выделяться часть Wi-Fi-спектра, причём владельцев самих роутеров даже не будут об этом предупреждать.
Но это ещё не всё. Стремительный рост поголовья смартфонов привёл к тому, что выделенные для мобильной связи полосы спектра оказались практически исчерпаны. И телеком-операторы планируют в ближайшие годы перенести существенную часть нагрузки по мобильной передаче данных в нелицензируемые Wi-Fi-диапазоны. Подобные технологии называются LTE-U (LTE-Unlicensed) и LAA (Licensed Assisted Access). Они подразумевают использование 4G LTE и роутеров для передачи данных в том же 5-гигагерцовом диапазоне, что и Wi-Fi. И хотя телеком-операторы уверяют, что это слабо скажется на пользователях Wi-Fi, ряд крупных компаний, включая Google и Microsoft, считают, LTE-U и LAA однозначно усугубят загруженность Wi-Fi-каналов и снизят качество связи.
Вам шашечки или ехать?
Идём дальше: в самом свежем стандарте IEEE 802.11ac уменьшено количество каналов в угоду увеличению скорости, чтобы транслировать потоковое видео в высоком разрешении и экономить аккумуляторы мобильных устройств, которые будут передавать данные на высоких частотах только в течение ограниченного времени. Максимальную пропускную способность подняли до 1,3 Гб/с. по сравнению с 450 Мб/с. в 802.11n. Но достигнуто это было в том числе и путём объединения каналов. В IEEE 802.11ac Wave 3 весь доступный Wi-Fi-спектр вообще разбивается всего на два канала по 160 МГц, то есть в это режиме одновременно без перекрывания могут работать только две пары устройств. Если, к примеру, ваш сосед использует один из этих двух каналов для просмотра кино, а другой сосед занял второй канал, то вам ничего не останется.
Как-то внезапно исчезло главное преимущество 5-гигагерцового диапазона перед 2,4-гигагерцовым — большое количество неперекрывающихся каналов.
Учитывая всё вышеописанное, в ближайшие годы Wi-Fi в больших городах рискует превратиться из быстрой альтернативы мобильному интернету в раздражающе медленную. Увы, но широкое распространение стандарта 802.11ac, предлагающего более широкие и быстрые, но малочисленные каналы лишь ухудшит ситуацию. К слову, телекоммуникационное агентство Ofcom ещё в 2013-м опубликовало исследование, в котором предсказан достижение критического уровня перегруженности Wi-Fi-спектра к 2020-му году.
DFS как временная мера
Помните про радары, имеющих приоритетное право использования части 5-гигагерцового диапазона? Сегодня эти каналы игнорируются потребительскими устройствами, но если начать массово их использовать, то это может полностью изменить картину.
Как подсказывает Капитан, далеко не на каждом углу в больших городах встречаются военные и метеорологические радары, многие из которых к тому же не работают круглосуточно. Поэтому эта часть спектра может быть задействована потребительскими устройствами при условии массового внедрения механизма DFS (Dynamic Frequency Selection): роутер постоянно отслеживает активность приоритетных источников сигнала, и как только начинает работать радар, происходит переключение на другой канал или снижение мощности передачи. DFS подразумевает освобождение канала в течение 10 секунд на последующие полчаса даже при обнаружении 1-миллисекундного импульса от приоритетного источника.
Большинство выпущенных в последние 3-4 года потребительских устройств — в первую очередь, смартфонов, планшетов и ноутбуков — могут понимать команды DFS, но для этого роутеры должны быть DFS-мастерами. То есть именно на роутеры ложится ответственность по мониторингу спектра и освобождению каналов смежного использования.
Но не так просто внедрить в роутер функцию DFS-мастера: радарные импульсы могут быть очень труднообнаруживаемы из-за их скоротечности (0,5 мс) и крайне низкого уровня энергии (-62..-64 дБ на млВт). Более того, инструменты обнаружения радарных импульсов съедают часть пропускной способности роутера, поскольку он вынужден перед началом использования канала прослушивать его в течение 60 секунд, прежде чем решить, что тот свободен, а также прослушивать между сеансами обмена данными.
На сегодняшний день функция DFS-мастера встречается только в дорогих роутерах, которые обычно используются в крупных компаниях. Но постепенно DFS проникает и в более низкие ценовые сегменты. Правда, это тоже не панацея: ведь при обнаружении сигнала от приоритетного источника роутер вынужден переходить на один из каналов по умолчанию, в неDFS-часть 5-гигагерцового спектра, а там довольно «тесно». Более того, современные роутеры обычно не возвращаются на DFS-каналы, пока их не перезагрузят. В корпоративных системах это делается ежедневно, а домашние роутеры могут работать без перезагрузки неделями и месяцами, пока владельцы не сообразят, что скорость Wi-Fi слишком низкая и пора перезагрузиться.
Дело в том, что в современных реализациях DFS радиомодуль прослушивает единовременно только один канал. И когда DFS-мастер мониторит канал, его радиомодуль в течение 60 секунд не должен ничего передавать в другие каналы, чтобы не мешать текущему прослушиванию. Во избежание подобных ситуаций большинство DFS-реализаций требуют перезагрузки роутера для возвращения в открытый DFS-канал.
Но если создать более эффективную технологию обнаружения приоритетных источников, то фактически простаивающие сегодня каналы помогли бы разгрузить 5-гигагерцовый Wi-Fi-спектр. Например, можно оснастить роутер детекторной системой — дополнительным радиомодулем для сканирования спектра и отдельным процессором для выявления радарных импульсов и управления каналами. При этом детекторная система должна быть полностью отделена от системы приёма/передачи Wi-Fi, что позволит решить большинство проблем, присущих современным реализациям DFS, когда один процессор отвечает и за передачу данных, и за поиск приоритетных источников сигнала. Отдельный радиомодуль позволит регулярно сканировать все каналы, и когда в текущем канале возникает приоритетный источник, роутер будет знать, есть ли другой открытый в данный момент DFS-канал, перенося соединение туда, а не в публичный канал по умолчанию. Точно также роутер может автоматически возвращаться в предыдущий DFS-канал по истечение получасового лимита без прерывания соединения.
При этом дополнительный процессор поможет минимизировать количество ложных обнаружений, тем самым увеличив длительность работы в DFS-каналах. Учитывая рост нагрузки на процессоры современных роутеров, второй процессор совсем не выглядит излишеством.
В принципе, всё это тоже временная мера: чем больше роутеров начнут использовать ныне простаивающие каналы, тем быстрее они тоже окажутся перегружены. Но к тому времени могут быть согласованы для использования Wi-Fi-сетями и другие диапазоны. Либо нам придётся просто смириться с тем, что через несколько лет в мегаполисах Wi-Fi будет работать, мягко говоря, не быстро.
Грабли вай фая: как не нужно настраивать беспроводную сеть
Давайте, наконец, побеседуем о сельхозинвентаре в беспроводных сетях. Ведь эту интересную тему так редко обсуждают! А ведь неопытных пользователей на пути настройки Wi-Fi связи подстерегает просто масса коварных «граблей». Осторожно, не наступите!
Чужой экспириенс. Или чуждый?
Что делают неопытные пользователи для повышения уровня своего экспириенса перед настройкой Wi-Fi сети? Конечно же, бродят закоулками интернета, в поисках необходимых крупиц знаний. Увы, наряду со знаниями современный интернет предлагает нам множество мифов, сказок, фантасмагорий и прочих легенд «народного творчества». Сила интернета — в свободе слова. И это же его слабость: выразить свое мнение о природе бозонов Хиггса теперь можно просто отложив на минуточку Букварь…
Поэтому всегда помните, чему учил великий дедушка Эйнштейн: «все относительно и зависит от точки зрения наблюдателя». Руководствуйтесь принципом «доверяй, но проверяй», и не ошибетесь. Ведь какова единственно верная настройка применительно к конфигурации вашего оборудования, можете установить только вы сами, проверив работу той или иной функции на практике. Учитывайте, что даже так называемое «общепринятое» или «общественное» мнение может быть ошибочным. Именно так когда-то было с пресловутым инцидентом с QoS, который якобы «отъедал» 20% пропускной способности компьютерной сети. И который все дружно кинулись отключать, потому что один «великий эксперт» из интернета совершенно неправильно понял разработчиков Microsoft, а у тех как обычно «не было времени объяснять». И куча человеко-часов труда была растрачена разными (и даже очень умными) людьми на абсолютно напрасное ковыряние в сетевых настройках. Признаться, и ваш покорный слуга согрешил с QoS по молодости лет. Прекрасное было время.
Так, быстренько прогоняем ностальгию! Ведь нам вообще в другую сторону: у нас пробежка по беспроводным граблям.
Гребемся в безопасности: уйма настроек, которые… Не нужны.
Помнится в статье, касающейся раздачи Wi-Fi с телевизора, я поддержал компанию LG в ее подходе к безопасности сети. Все возможности пользователя по настройке безопасности были ограничены единственной опцией смены пароля! И на самом gagadget, и на сайтах «спионеривших» данную статью, непременно находились мастера тонкой настройки безопасности, гневно осуждающие такой подход. Им, видите ли, подавай разнообразие настроек! Видимо в глубине души, где-то очень глубоко, эти люди чувствуют себя великими гуру-учителями дзен безопасности. Но нирвана заядлых настройщиков разрывается о суровую действительность реального мира.
Какие настройки безопасности предлагает нам Wi-Fi сеть? Это построение защиты в соответствии со стандартами WEP, WPA и WPA2 при использовании алгоритмов шифрования TKIP и AES.
Стандарты WPA имеют простой режим, он же WPA-Personal, он же Pre-Shared Key (WPA-PSK) и расширенный режим аутентификации, он же WPA-Enterprise.
Пробежимся по ним, лавируя между граблями. Метод защиты WEP (Wired Equivalent Privacy) вы можете использовать, только если хотите предоставить соседским мальчишкам реальный шанс опробовать свои силы во взломе беспроводных сетей. Если они талантливы – управятся за считанные минуты. Если очень ленивы – справятся за день, с перерывом на обед. Думаю, такой вариант безопасности сети на сегодня не устраивает 99,99999% пользователей, кроме тех редких чудаков, которые пишут комментарии, откладывая Букварь.
WPA (Wi-Fi Protected Access) – более сильная штука в плане защиты. Согласно стандарту IEEE 802.11i при использовании защищенного беспроводного доступа WPA применяется временный протокол целостности ключа TKIP (Temporal Key Integrity Protocol). Это звучит так прекрасно! И сеть была бы на замке, если не учитывать «но». Первое «но» прозвучало еще в 2008 году, когда умными людьми был предложен способ взлома ключа TKIP за несколько минут, что позволяло перехватывать данные в сети. А в 2009 году японцы занимались в университете непонятно чем, и нашли способ гарантированного взлома WPA сетей. WPA, давай до свиданья!
Картина с безопасностью Wi-Fi была бы совсем безрадостной, если бы уже почти десять лет обязательным условием для сертификации любых Wi-Fi устройств не являлась поддержка протокола защищенного беспроводного доступа WPA2, использующего алгоритм шифрования AES (Advanced Encryption Standard). Именно благодаря уникальному сочетанию WPA2+AES современная беспроводная сеть может быть надежно защищена. Если пользователь не какал, простите, на ее безопасность.
Что касается режимов WPA-Personal и WPA-Enterprise. Если первый ограничивается паролем, то второй требует наличия базы зарегистрированных пользователей для проверки прав доступа к сети, и база эта должна храниться на специальном сервере. Ну так вот, для домашнего использования или рядового офиса использование WPA-Enterprise – это дорого, непрактично и абсолютно бесполезно. А поэтому никому не нужно. Более того, даже на промышленных предприятиях режим WPA-Enterprise редко используется, потому что все эти дополнительные сложности/расходы и там без особой надобности. В защиту WPA-Enterprise могу сказать лишь одно – это очень надежная штука.
Таким образом, режим WPA-Personal, защищенный доступ WPA2 и шифрование AES ((WPA-PSK) + WPA2 + AES) – это все что пользователю нужно знать о настройках безопасности беспроводной сети. Иного адекватного варианта просто нет. Именно этот вариант по умолчанию предлагала в своем телевизоре компания LG, за что я ее и похвалил. Все остальные вариации настроек – от лукавого. Чей нездоровый интерес удовлетворяют производители беспроводного оборудования, предлагая давно ненужные и устаревшие опции настройки в современных Wi-Fi устройствах, я не знаю. Ориентация на тех, кто уже одолел букварь, но все еще чувствует себя неуверенно при виде таблицы умножения? Возможно.
Ах да! Ведь есть же еще «популярный» режим работы Wi-Fi сети вообще безо всяких защит! И каждый второй обзиратель беспроводного оборудования не преминет упомянуть: вот это, ребята, и есть искомый идеал – режим самой высокой производительности Wi-Fi! А всякое там шифрование только снижает скорость связи. Ой ли?
Безопасность без тормозов.
Получается, чтобы получить максимальную скорость работы сети, мы должны пожертвовать безопасностью? Но это как-то очень похоже на грабли, даже на первый взгляд. У таких утверждений вроде бы есть и рацио: ведь при передаче на шифрование/дешифровку сигнала требуется дополнительно время. Однако это было бы справедливо в идеальном мире. Наш мир несправедлив. Его мрачные реалии таковы, что скорость передачи данных по беспроводной сети столь низка (возможно, в сети стандарта 802.11ас расклад и отличается, пока у меня нет возможности это проверить, но все сказанное абсолютно справедливо для сетей 802.11 b/g/n), что процессор вполне справляется с шифрованием практически в «фоновом» режиме. Поэтому скорость Wi-Fi сети при адекватно настроенном шифровании ((WPA-PSK) + WPA2 + AES) не падает по сравнению с режимом без шифрования. Спросите об этом у любого производителя сетевого оборудования, он вам это подтвердит. Или можете просто проверить на своем роутере и убедиться в этом лично. Однако при других настройках безопасности скорость сети может падать (подробности немного далее). Поэтому следите, чтобы сетевые настройки на всем оборудовании были корректны и какие-нибудь малозаметные грабельки в одном месте не приводили к снижению скорости передачи данных всей сети. Ну, собственно к скорости давайте и перейдем.
По граблям со скоростью
Есть еще один распространенный среди обзирателей миф – якобы беспроводная сеть «сбрасывает обороты», работая на скорости самого медленного Wi-Fi устройства из подключенных. Ничего подобного! Разработчики Wi-Fi не падали с дуба! А даже если и падали, то невысоко. Поэтому роутер или точка доступа общаются с каждым беспроводным устройством индивидуально и на максимально доступной для него скорости, разумеется, в рамках скоростных возможностей используемой сети. Так, при использовании смешанного режима mixed mode 802.11g/n устройства, поддерживающее скорость сети n, не будут сбрасывать скорость до стандарта g. Скорость беспроводной сети будет снижаться только во время связи с устройствами, поддерживающих g-стандарт. Просто нужно понимать, что чем больше будет в беспроводной сети таких медленных устройств и чем больше будет у них трафик, тем медленнее будет работать беспроводная сеть в целом. Поэтому производители и не рекомендуют использовать всякие там mixed режимы и ограничится выбором стандарта 802.11n для современной сети. Исключение – когда в хозяйстве есть старые, но дорогие сердцу устройства, несовместимые со стандартом 802.11n. Например, ноутбуки. Впрочем, для них вполне можно прикупить какой-нибудь недорогой Wi-Fi адаптер с поддержкой стандарта n и не отказывать себе в скорости беспроводного серфинга.
Самые «горячие головы» в порыве энтузиазма советуют сразу же отключить всякие «режимы экономии» и перевести роутер, точку доступа или сетевую карту в режим максимальной мощности передачи – для повышения скорости.
Однако ни к какому заметному результату, окромя дополнительного нагрева устройства, это не приведет. Попытка выявить увеличение скорости работы сети при повышении мощности передачи роутера или сетевого адаптера в пределах моей скромной квартиры успехом не увенчалась – сеть работала на одинаковой скорости независимо от мощности радиосвязи. Разумеется, если у вас большой частный дом, совет может оказаться дельным – для устойчивой связи в самых дальних комнатах мощность сигнала действительно желательно повысить. Жителям обычных городских квартир максимальная мощность Wi-Fi просто ни к чему, она будет только мешать соседским сетям. К тому же беспроводные устройства находящемся недалеко от роутера или точки доступа при максимальной мощности передачи могут работать даже менее стабильно и быстро, чем при более низкой мощности. Поэтому всегда начинайте с
а там уже смотрите по обстановке.
А вот неправильные настройки безопасности сети вполне способны отрицательно сказаться на скорости! Почему-то даже писатели мануалов к роутерам, не говоря уже об обзирателях, при выборе настройки безопасности рекомендуют выбирать шифрование TKIP + AES. Однако если налажать и использовать режим шифрования TKIP в mixed mode сети, то скорость всей сети автоматически упадет до 802.11 g, поскольку сетями 802.11n такой устаревший тип шифрования просто не поддерживается. Оно вам надо? Сравните:
Пропускная способность беспроводной WPA-PSK сети в режиме шифрование AES, раскрывается весь потенциал 802.11n (около 13,5 Мб/с):
И пропускная способность этой же беспроводной сети при использовании шифрования TKIP (около 2,8 МБ/с):
Сравнили? А теперь забудьте про этот TKIP вообще! Это просто старые ужасные грабли.
Если кому интересно — пропускная способность сети в обеих случаях замерялась при передаче одно и того же файла (iso образа диска) размером 485,5 МБ между единственным передатчиком (роутер) и единственным приемником (Wi-Fi карта ноутбука) в беспроводной сети.
Ускорение с тормозами
Пожалуй, не буду рассказывать про длинную и короткую преамбулу и прочую чепуху, оставшуюся в настройках сетевого оборудования с доисторических времен – это утратило актуальность еще с приходом стандарта Wi-Fi 802.11g, когда длинные преамбулы ушли на вечный покой. Но, тем не менее, некоторые интересные «плюшки» ускорения Wi-Fi сохранились еще с тех пор. Это, например, возможность использования Short GI. Что за…?
Поясняю. Wi-Fi оборудованием используется так называемый Guard Interval. Это пустой промежуток времени между последовательно передаваемыми по беспроводной связи символами (обычно шестнадцатеричными). Интервал имеет важное прикладное значение – он используется для снижения уровня ошибок при беспроводной передаче данных. Стандартный Guard Interval имеет продолжительность 800нс. Предполагается, что за 800нс отправленный радиосигнал гарантированно попадет на приемное устройство с учетом всех возможных задержек, и можно будет отправлять следующий символ.
Ну так вот, «оверклокеры Wi-Fi», предлагают сократить защитный интервал. Short GI означает Guard Interval сокращенный вдвое, до 400нс. В теории по расчетам британских ученых это должно поднять скорость работы беспроводной сети примерно на 10% с небольшим. Отлично же! И вроде как в пределах небольшой сети «подводных каменей» для быстрых волн Wi-Fi не должно быть при Short GI. На это когда-то купился и я. Около года мой роутер проработал с Short GI, пока в один прекрасный момент я не решил померять прирост производительности от этого «улучшайзера». Померял. И чуть не откусил себе локти!
Нет, это даже не грусть, это вообще печаль какая-то! Скорость работы сети с параметром Short GI оказалась раза так в два ниже, чем с нормальным Guard Interval . Почему так произошло? Потому что в условиях перенасыщенного соседними сетями радиоэфира количество ошибок приема/передачи при сокращении Guard Interval существенно возросло! Увы, урезанием интервала снижения ошибок в реальных условиях можно добиться не роста, а наоборот, падения производительности беспроводной сети. Вот так грабли с сюрпризом! Это еще раз подтверждает аксиому: если применяет очередной «ускоритель» сети, всегда проверяйте полученный результат!
Свободу каналам!
Львиная доля писателей советов по ускорению Wi-Fi рекомендуют непременно «вручную» поискать наименее загруженные частотные радиоканалы и принудительно прописать их в настройках роутера для своей сети. Они почему-то совершенно забывают, что современный роутер сам способен выбирать наименее загруженные каналы при инициализации сети и начинать работу на них. Если же прописывать каналы принудительно, то возможна ситуация, как в сказке про двух баранов на мосту. Например, когда один настройщик «прописывал» каналы, соседский роутер не работал, и наоборот. В итоге возникает вариант, когда наиболее близкие соседние сети по итогам «ручных» настроек оказываются на одних и тех же каналах. И поскольку настройки жестко заданы пользователем, сам роутер уже не в состоянии ничего изменить и упорно работает на занятых частотах. В результате соседние сети, использующие широкий (40 МГц) диапазон для беспроводной связи, активно мешают друг другу, а пользователи плюются от низкого качества связи.
Чтобы не наступить на эти неприятные грабли, предоставьте Wi-Fi роутеру возможность самостоятельно проверить эфир и выбрать свободные радиоканалы.
За сим раскланиваюсь, светлого вам беспроводного будущего!
Почитайте еще про настройку беспроводных сетей:
А посмотреть доступные на рынке устройства для раздачи беспроводного интернета можно в нашем каталоге Wi-Fi-роутеров.
Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.
В Wi-Fi «закончились» частоты. Решение — DFS 13
Введение
С выходом новых стандартов Wi-Fi, а также в связи со всеобщим распространением гаджетов, работающих в нелицензируемом диапазоне частот, пользователи все чаще обращают внимание на то, что качество Wi-Fi сетей ухудшается, несмотря на выходы новых «прорывных» спецификаций этого стандарта. Согласно статистике, во всем мире сегодня используется 6,4 миллиарда подключенных устройств. К 2020 году ожидается, что количество беспроводных устройств будет составлять в среднем 2.8 на одного человека. Но причина для создания так называемых «виртуальных пробок» в Wi-Fi сетях заключается не только в увеличивающемся количестве устройств, сами сети могут создавать проблемные ситуации в сети.
Кроме этого, ситуация усугубляется еще несколькими причинами. Во-первых, в каждом доме уже установлено большое количество беспроводных маршрутизаторов. Во-вторых, спрос на скорости передачи данных неуклонно растет, а это означает, что требуется увеличение полосы пропускания, и как следствие это ведет к тому, что каналов будет меньше, но с довольно широкими полосами. И третье, немаловажное – сотовые операторы «сбрасывают» трафик из мобильных сетей в Wi-Fi (Wi-Fi Offloading). К чему все это приведет? Можно провести аналогию с дорожным транспортом и представить, что все люди, которые ехали на поезде, внезапно начали передвигаться на личных автомобилях:
Вот так Wi-Fi стал жертвой собственного успеха, но давайте посмотрим, какие идеи есть у инженеров для того, чтобы улучшить сложившуюся ситуацию.
Ситуация в нелицензируемых диапазонах
Для использования технологией Wi-Fi пользователи должны соблюдать технические требования, предъявляемые частотными регуляторами, например, в виде ограничения мощности. Домашние Wi-Fi-сети в основном работают в диапазонах 2,4 и 5 ГГц. Считается, что диапазон 2,4 ГГц работает лучше всего: радиосигналы этого диапазона легко проникают сквозь стены, и сигналы обычно распространяются дальше по сравнению с 5-гигагерцовыми (при одинаковом уровне мощности).
В разных странах для использования разрешено различное количество каналов. Например, в Европе, как и в России, используется 13 каналов, а в Японии – 14, что позволяет им, кстати, использовать четыре неперекрывающихся канала, но об этом ниже. Информация по числу разрешенных каналов разных стран приведена на рисунке ниже.
В 2,4-гигагерцовой области радиочастот, выделенной для Wi-Fi, каждый канал может занимать ширину в 22 мегагерца, поэтому только некоторые из всех каналов могут использоваться одновременно, не мешая друг другу. Как правило, это 1, 6 и 11 каналы:
Поэтому, если вы видите в сети более трех маршрутизаторов с частотой 2,4 ГГц (а скорее всего это так, если вы не живете в сельской местности) то они однозначно создают друг другу помехи. Даже если вы не настраиваете работу своего оборудования целенаправленно на работу на неперекрывающихся каналах, то большая часть оборудования сама распределяется по спектру так, чтобы не мешать друг другу. Пример такого распределения устройств по спектру показан ниже (скрин из мобильной версии программы Wi-Fi Analuzer):
Если вы самостоятельно настраиваете работу устройства на другие доступные каналы (например, 4 или 9-й, как показано на рисунке), то есть большая вероятность еще больше ухудшить ситуацию, так как в этой случае ваше оборудование будет в равной степени получать помехи от оборудования на соседних каналах, так сказать «с двух сторон».
Сигналы в полосе 5 ГГц имеют более короткий диапазон распространения внутри помещений, но эта полоса (диапазон от 5,80 до 5,825 ГГц) имеет 24 неперекрывающих канала шириной 20 МГц в США. На пять меньше в Европе и Японии. Это довольно большое количество дополнительных каналов для беспроводной связи должно было решить проблему их занятости оборудованием. Но примерно половина этих каналов выделяется для первичного использования метеорологическим и военным радаром. Поэтому большинство потребительских маршрутизаторов не используют эти полосы.
Таким образом, в любом диапазоне мы имеем определенное количество каналов, которые не мешают друг другу. Поскольку все больше и больше беспроводных устройств получают доступ к сети, взаимные помехи становится нормой. В сети Wi-Fi, когда возникает коллизия во время передачи данных, все устройства затихают, а затем пытаются повторить передачу снова через некоторое время. Количество времени, на которое они «затихают», определяется экспоненциально увеличивающейся временной задержкой (называемой отсрочкой). С увеличением количества коллизий, время ожидания увеличивается, и Wi-Fi становится все более медленным и менее надежным.
Во многих регионах (особенно в мегаполисах) перегруженность доступных каналов достигла такого уровня, что она в значительной степени сделала непригодную полосу 2,4 ГГц для передачи данных с высокой скоростью. Зарубежный опыт таков, что некоторые провайдеры широкополосных услуг (например, AT&T, British Telecom, Comcast и др.) больше не используют 2,4 ГГц для передачи видео или голоса. Почти все производители смартфонов, включая Apple, больше не рекомендуют использовать свои смартфоны на частоте 2,4 ГГц. Последний и самый быстрый вариант Wi-Fi, IEEE 802.11ac, обеспечивает работу только в диапазоне 5 ГГц, хотя большинство оборудования Wi-Fi поддерживает обе полосы (но в основном для поддержки старых мобильных устройств).
К чему привел «переезд» в 5-гигагерцовый диапазон
Переезд Wi-Fi-коммуникаций с частот 2,4 ГГц в 5 ГГц на какое-то время решил проблему с перегрузкой каналов, но от этого пострадал радиус действия сетей, поэтому многие потребители обратились к простым решениям для увеличения зоны охвата (например, к различным усилителям и ретрансляторам). Популярны стали и mesh-сети, которые стали использовать для получения равномерного Wi-Fi покрытия во всех частях здания.
Ретрансляторы в этом случае помещаются в пределы работы маршрутизатора, прослушивают все диапазоны, а затем переизлучают полученные сигналы на более высоком уровне мощности, иногда на другом канале. Но это привело к тому, что теперь появилось еще больше сигналов Wi-Fi, перекрывающихся в одном частотном диапазоне.
С появлением общедоступных «хот-спотов» (концепцию которых впервые разработал в 2005 году поставщик Wi-Fi в Испании Fon Wireless) ситуация несколько ухудшилась, так как с тех пор и они стали все более распространены во всем мире. Зарубежные интернет-провайдеры (например, AT&T, Comcast и Verizon в США) быстро развертывают споты, доступные любому из абонентов.
Ситуация усугубляется еще и тем, что мобильные операторы связи исчерпали большую часть своего эксклюзивного спектра и планируют в течение следующих трех лет переносить передачи мобильных данных на 60% в нелицензионный спектр, используемый Wi-Fi. Технология для этого решения называется LTE-Unlicensed (LTE-U). Она использует 4G LTE-базовые станции для отправки и приема данных через те же 5-гигагерцовые частоты, что и Wi-Fi. Некоторые организации, такие как Cable Television Laboratories, Google и Microsoft, отмечают, что LTE-U будет в целом ухудшать работу Wi-Fi сетей. В США Verizon и T-Mobile начали пробные развертывания LTE-U, чтобы определить его влияние на Wi-Fi. Операторы в Европе и Азии также планируют подобные испытания.
Wi—Fi (IEEE 802.11ac) еще больше уменьшает количество доступных каналов
IEEE 802.11ac удовлетворяет растущую потребность пользователей в скорости, позволяющей передавать видео высокого качества. Эта спецификация Wi-Fi обеспечивает гигабитные скорости соединения. Но чтобы данные могли перемещаться с указанной скоростью, 802.11ac должен объединять каналы. В своей высокопроизводительной конфигурации IEEE 802.11ac Wave 3 он объединяет весь доступный спектр Wi-Fi в два канала шириной по 160 МГц. Это слияние означает, что только две пары устройств могут взаимодействовать на самом широком канале одновременно без взаимных помех. Поэтому, если один из ваших соседей использует один из этих двух каналов для просмотра фильмов, а другой сосед использует другой, вам ничего не останется как «втиснуться» в уже занятые каналы и создавать помехи. В результате сложившейся ситуации, внезапно, все те дополнительные преимущества, которые давал диапазон 5 ГГц по сравнению с 2,4 — исчезли.
В 2013 году британское национальное телекоммуникационное агентство Ofcom опубликовало исследование, в котором прогнозировалось, что к 2020 году сети Wi-Fi и мобильные интернет-сети могут стать критически перегруженными.
Таим образом, разработчики и производители маршрутизаторов, которые работали над улучшением скоростей передачи беспроводных данных в течение последних 15 лет, хорошо решили вопросы обеспечения высоких скоростей, но игнорировали эти вопросы. В частности, они не обратили внимание на тот факт, что распространение 802.11ac, способное предлагать более широкие, но меньшие каналы, значительно ухудшит проблему их перегруженности.
DFS — решение сложившейся ситуации
Выше мы упомянули, что первые каналы спектра 5-ГГц производители беспроводных маршрутизаторов Wi-Fi не используют в связи с тем, что эти частоты отведены для радаров и военных целей. Открытие этих частот для потребителей может иметь огромное значение и временно решит проблему перегруженности каналов.
Этот дополнительный спектр был доступен для Wi-Fi-трафика в 2007 году. Регуляторы поняли, что радары и прочие системы, под которые занят диапазон, не находятся повсюду, а многие не работают в режиме 24/7. Таким образом, индустрия Wi-Fi могла бы перевести Wi-Fi-связь на эти частоты, пока устройства, использующие эти каналы, реализуют механизм под названием Dynamic Frequency Selection (DFS – динамический выбор частоты), чтобы не мешать радиолокационным сигналам.
DFS действует примерно так: когда он видит радиолокационный сигнал в одном из этих защищенных каналов, он быстро переносит весь трафик Wi-Fi на другую полосу. Маршрутизатор с DFS должен прослушивать весь спектр не менее 60 секунд, прежде чем объявлять канал свободным для использования, а затем продолжить прослушивание, пока на канале будет использоваться трафик Wi-Fi. Если механизм обнаруживает радиолокационный импульс, передатчик Wi-Fi должен очистить канал и оставить его на полчаса. Диапазон, в котором будет работать алгоритм DFS показан на рисунке ниже:
Подавляющее большинство мобильных устройств, появившихся за последние три или четыре года, имеют радиопередающие модули, которые могут работать в этих полосах частот, а программное обеспечение для ответа на инструкции от так называемого «мастера DFS» дописать не составит особого труда. Так что, внедрение DFS не такая большая проблема.
Но реализация DFS-мастера в маршрутизаторе не является тривиальной для реализации. Радарные импульсы довольно трудно обнаружить, потому что они довольно быстрые (каждый импульс длится около половины микросекунды) и может присутствовать на очень низких уровнях мощности (от -62 до -64 дБмВт). В настоящее время технология DFS-мастер доступна в дорогих маршрутизаторах, которые обычно устанавливаются только крупными компаниями. Он переносится на некоторые более дешевые маршрутизаторы на уровне потребителя в Европе и Японии. Но и дорогие бизнес-версии, и более дешевые потребительские версии не так уж и умны: когда они обнаруживают радар, они быстро переносят трафик обратно на установленный по умолчанию канал в не-DFS-части диапазона 5 ГГц.
Не так давно был представлен пользовательский маршрутизатор с DFS под названием Portal, который включает в себя полнофункциональный радиосканер и центральный процессор, предназначенный для обнаружения радаров и управления каналами наряду со стандартным оборудованием маршрутизатора:
Согласно данным производителя Ignition Design Labs, маршрутизатор Portal обеспечивает доступ к радиоволнам на 300% больший, чем любой другой маршрутизатор. Это делает его идеальным решением для переполненных и зашумленных сред, страдающих от перегруженности из-за массы маршрутизаторов, конкурирующих за доступный диапазон.
Portal имеет два отдельных радиотракта, один из которых используется для обнаружения радиолокационных сигналов (DFS), а второй – для передачи данных в Wi-Fi-среде. Когда в канале обнаружен радиолокационный импульс, система переходит в открытую для всех часть спектра, не прерывая передачи данных. Благодаря двум отдельным радиотрактам, маршрутизатор может автоматически вернуться назад и перепроверить этот канал после 30-минутного требуемого периода ожидания, не закрывая текущие передачи.
Также Portal имеет отдельный CPU для работы с DFS, что позволяет свести к минимуму количество обнаружения ложных радиолокационных сигналов, и сокращает время, в течение которого Wi-Fi-трафик должен покинуть канал.
Заключение
До последнего времени в беспроводных сетях работали в основном над увеличением скорости передачи данных, и только недавно стали задумываться о доступном спектре, а точнее об «интеллектуальном» выборе каналов. Возможно, в будущем предложенная технология DFS будет собирать информацию не только о радарах, но и о любых видах помех, а также отправлять эту информацию на облачный сервер. Специалисты уже называют это сетевой самооптимизацией.
С помощью этой системы можно определить наилучшие каналы для использования Wi-Fi-устройствами в разных местах. Допустим, мы знаем, что в 8 часов вечера канал 100 становится очень перегруженным, затем мы можем перенести трафик одного пользователя на канал 132, а трафик соседнего на 154-й. Такая координация может оказать большое положительное влияние на качество Wi-Fi-коммуникаций. Крайне важно получить такую всеобъемлющую интеллектуальную систему для управления ресурсами Wi-Fi в мире до того как Wi-Fi станет настолько ненадежным, что станет непригодным для использования.
В более долгосрочной перспективе будут разработаны технологии для переноса трафика на другие типы сетей связи, которые несовместимы с текущими спецификациями Wi-Fi. В настоящее время рассматривается несколько частот для возможного перераспределения спектра, включая 5.9, 4.9 и 3.5 ГГц. Но этот процесс перераспределения спектра может занять годы. И все эти диапазоны сейчас используются для промышленных и военных целей, поэтому, если эти диапазоны будут одобрены, они также потребуют использования технологии DFS.
Auto select channel including channel 12 13
| Текущее время: Ср июн 17, 2020 21:24 |
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Какой алгоритм выбора каналов на роутере
| Страница 1 из 1 | [ Сообщений: 12 ] |
|
| Автор | Сообщение | ||
|---|---|---|---|
| sanaforewer |
|
||
|
Зарегистрирован: Сб фев 11, 2017 09:19 |
|
||
| Вернуться наверх | |||
 |
|||
| Konstantin Babarykin |
|
||||
Зарегистрирован: Пт ноя 27, 2015 10:39 |
|
