Jump to content
RA.BY
Sign in to follow this  
makag

Wi-Fi - теория и практика. Построение и оптимизация беспроводной сети.

Recommended Posts

Казалось бы, что может быть проще, чем Wi-Fi? Включил и пользуешься, справится даже ребёнок.

 

На самом деле знать основы теории  предмета будет не лишним.

 

Предупреждение: поскольку я не специалист по беспроводным технологиям, возможно при написании данного обзора были допущены неточности, искажения фактов  и ошибки. Не принимайте написанное за достоверную информацию.

 

Оказывается, на скорость работы через вайфай влияет не только количество антенн у роутера и микроволновка на холодильнике, но и количество подключенных к точке доступа  устройств  и даже наличие древнего телефона с морально устаревшим  беспроводным модулем связи.

 

Сегодня попробую наглядно по-этапно описать то, что узнал сам за последние три дня.

 

Во-первых, скорость Wi-Fi напрямую зависит от количества подключенных устройств к точке доступа. Объясняется это тем, что в один момент времени точка доступа обслуживает только 1 клиента.  Если к точке доступа подключено 2, 3 или 4 беспроводных клиента, которые активно передают данные (работают с сетью) - соответственно точка доступа постоянно переключается между каждым из них и максимально возможная скорость соединения  для каждого из клиентов падает.

 

Резюме: чем меньше Wi-Fi клиентов - тем лучше. Большое количество подключенных и активно работающих Wi-Fi клиентов способны заметно уменьшить скорость передачи данных.

 

Во-вторых, Wi-Fi бывает разный. Техника и стандарты постоянно развиваются.
1999 год, стандарт 802.11b, скорость передачи данных 1, 2, 5,5 и 11 Мб/с.
1999 год, стандарт 802.11a, скорость передачи данных 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мб/с. 
2003 год, стандарт 802.11g, скорость передачи данных 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мб/с; 1, 2, 5,5 и 11 Мб/с.
2009 год, стандарт 802.11n, скорость передачи данных 1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Мб/с. Максимальная канальная скорость 450 Мбит/с.
2014 год, стандарт 802.11ac wave1, максимальные скорости передачи данных 200 Мбит/с, 400 Мбит/с, 433 Мбит/с, 600 Мбит/с, 867 Мбит/с.
2016 год, стандарт 802.11ac wave2, максимальные скорости передачи данных 200 Мбит/с, 400 Мбит/с, 433 Мбит/с, 866 Мбит/с, 1,73 Гбит/с.

2016 год, стандарт 802.11ah,  

 

Часть стандартов имеют обратную совместимость, так например 802.11b и 802.11g работают в диапазоне частот 2,4 ГГц,  802.11a работает  в диапазоне частот 5 ГГц - с шириной канала 20 МГц, 802.11n работает  в диапазоне частот 2,4 или 5 ГГц с шириной канала в 20 или 40 МГц.

 

Таким образом устройства с чипами 802.11b/a/g могут  работать с точкой доступа 802.11n, при условии что в настройках точки доступа вы включили поддержку  предыдущих стандартов.

 

Следует принять во внимание, что при наличии в сети подключенного W-Fi клиента с чипом 802.11b скорость на  всех остальных клиентских устройствах автоматически деградирует до максимального потолка в  11 Мб/с, даже если это устройства с чипами 802.11n. 

 

Резюме: чем современней оборудование в вашей сети -  тем лучше. Не давайте соседу со старым смартфоном пароль своего вайфая.

 

Зачем столько антенн на точке доступа? Выбрать точку с 1 антенной или взять "рогатую" точку на 6 антенг?  Начиная со стандарта 802.11n  применяется технология MIMO, при которой  передача  и прием данных осуществляются системами из нескольких антенн. Общая скорость соединения при этом естественно увеличивается. Однако при этом требуется, чтобы и клиент имел соответственно 2 или 3 антенны.
Если у WiFi-роутера одна антенна, то он может работать на скорости до 70Мбит/сек - в наилучшем сценарии работы, точка доступа с двумя антеннами способна выдать до 70Мбит/сек (подключен только 1 клиент и у него также в наличии 2 приёмо-передающих модуля).

 

Резюме: чем больше антенн у точки доступа, тем теоретически выше максимально возможная скорость работы сети.

 

Небольшая таблица с частотными характеристиками различных стандартов:


image.thumb.png.49f70538b7a0872b2d37434339c28526.png

 

 

Как уже говорилось выше ии как видно из таблицы -  используются каналы шириной в 20, 40, 80 и 160 Мгц.  Логично, что чем шире канал - больше скорость. 
 

Для наиболее распостранённого стандарта 802.11n в идеальных условиях (небольшое разумное расстояние, прямая видимость, к  точке доступа подключенн только один  клиент) скорость канала будет зависеть от следующих факторов:

- количество  антенн на точке доступа;

- количество антенн (приёмо-передатчиков) на клиенте;

- ширины канала.

Примерная зависимость в таблице ниже:

 

image.png.361fe84213788f5fe373cb5d6413e079.png

 

Резюме: включить автовыбор ширины канала (20/40 МГц), это вероятно даст вашей домашней сети прирост скорости и стабильности. При условии, что клиенты также поддерживают канал в 40 МГц.

 

Что за каналы такие?  Для удобства передачи данных частота поделена на так называемые каналы, шириной 22 МГц.

image.png.91239f3b3a092943652006a8e9584a8e.png


Из изображения понятно что каналов всего 14, но в зависимости от страны, в которой мы находимся, разрешенными для использования могут быть только некоторые из них. Так например в Украине и России разрешено использовать с 1 по 13 канал, в Японии все 14. Но меньше всего повезло Франции и Испании, им разрешено использовать только 4 канала (2.457 — 2.472 ГГц). Так что если ваша точка доступа имеет каналов меньше 13, то возможно что она была ввезена серым путем, или на нее была залита прошивка не для вашего региона.

Поскольку каждый из каналов передачи данных  частично "перекрывает" соседние, при настройке двух рядом находящихся точек доступа на каналы к пример 1 и 2 - такие точки будут вносить взаимные помехи в работу друг друга, следствие чего - падение скорости  соединения

на обеих.   По этой причине желательно настраивать рядом расположенные точки доступа на не пересекающиеся каналы вещения - наиболее удалённые друг от друга. Для диапазона 2,4 ГГц это каналы 1, 6 и 11.

 

Почему в туалете iPhone плохо ловит интернет.

Поскольку разрешённый частотный диапазон "не резиновый" (2400—2483,5 МГц), а  ширина канала составляет 22 МГц, у многих клиентских устройств мощность передатчика снижена на «крайних» каналах (1 и 11/13 для 2.4 ГГц). 

 

В качестве примера - можность передатчика iPhone на канала 1, 6 и 11


image.png.44aaef520c33db122a1b16ca46363dba.png

 

 

То есть 1 и 11 каналах  мощность передатчика в ~2.3 раза ниже, чем на средних. 

Резюме: если ваш планшет плохо работает в туалете – попробуйте переехать на канал 6.

 

Для анализа загруженности Wi-Fi диапазона можно (и нужно) использовать соответствующие программы. Например 

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.


Она наглядно визуально покажет какие каналы, в каком диапазоне  и кто занял.  У меня поблизости соседи отсутствуют, поэтому на картинке - гордное одиночество:
image.thumb.png.be1de3c03c34b0acf4c3a7fffab1782c.png

 

 

Мощность приёмника и передатчика. Мощность передатчика точки доступа в роутере обычно выше в 2-3 раза, чем на клиентских мобильных устройствах (ноутбук/смартфон/планшет). В зоне покрытия сети могут быть такие места, где клиент будет слышать точку доступа хорошо, а точка доступа клиента — плохо, или вообще не слышать (ситуация, когда сигнал на клиентском устройстве есть, а связи нет). В канале связи возникает асимметрия от разных значений мощностей и чувствительности приемников.

Иногда для устранения асимметрии и получения более стабильной связи можно попробовать понизить мощность передатчика в точке доступа

 

 

Препятствия - стены, двери, зеркала. Стены, потолки, мебель расположенные между Wi-Fi-устройствами, могут частично или значительно отражать/поглощать радиосигналы, что приводит к частичной или полной потере сигнала.

 

Таблица потери эффективности сигнала Wi-Fi при прохождении через различные среды. Данные приведены для сети, работающей в частотном диапазоне 2.4 ГГц:

image.png.73101e9cb90278d5c08efb5cc4c9a630.png

 

 Эффективное расстояние - означает, насколько уменьшится радиус действия после прохождения соответствующего препятствия по сравнению с открытым пространством.

 

Пример 1 - если на открытом пространстве радиус действия Wi-Fi до 400 метров, то после прохождения одной межкомнатной стены он уменьшится до 400 м * 15% = 60 метров. После второй еще раз 60 м * 15% = 9 метров. А после третьей 9 м * 15% = 1,35 метров. Таким образом, через три межкомнатные стены, скорее всего, беспроводное соединение установить не получится.


Пример 2 - угол прохождения сигнала сквозь препятствие. 

 

image.png.e79370b7724ef800774934b1b65001c9.png

Преграда в виде стены толщиной в каких-то 10-20 сантиметров благодаря  острому углу может вылиться в непроницаемые несколько метров железобетона. 

 

Итоги: по-возможности используйте проводные линии связи,  старайтесь ограничить число wi-fi клиентов до минимума, не пускайте никого в свою домашнюю сеть, используйте современную точку доступа и не используйте морально старые мобильные девайсы. Если при сёрфинге или онлайн играх явно ощущаются  "лаги" и "зависания" и альтернативы Wi-Fi нет - покопайтесь в настройках Wi-Fi точки и клиентов, выбрав оптимальные настройки  с учётом всех значимых факторов, влияющих на скрость соединения.

 

Использованные источники (читать для углублённого понимания предмета):

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

 

Источники, которые не использовались, но читать их не помешает:

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для просмотра скрытого контента.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

×