Какая мощность передатчика wifi роутера

Стремительное распространение беспроводных технологий привело к тому, что модели с подключением к Интернету сегодня можно найти у любого вида техники: не только у телефонов и телевизоров, но и у холодильников, утюгов и даже зубных щеток.

Но мало купить телевизор с возможностью выхода в Интернет, надо еще, чтобы он мог этой возможностью воспользоваться. Для этого в месте установки устройства должна наличествовать беспроводная сеть WiFi. Маршрутизатор (он же роутер) как раз и организует такую сеть — устройство подключается к проводной сети (обычно по предоставляемому провайдером кабелю) и обеспечивает доступ к ней устройствам с поддержкой WiFi и/или по сети Ethernet.

Однако покупка первого попавшегося роутера может обернуться большим разочарованием. Прежде чем покупать роутер, придется немного разобраться в технологиях WiFi, иначе даже с качественным устройством известного производителя возможны низкая скорость Интернета, «подвисания» сети и пропадание сигнала.

От чего зависит скорость сети WiFi

Скорость Wi-Fi — первое, что интересует покупателя при выборе роутера. Однако просто сравнивать разные роутеры по скоростям, написанным на их коробках, нельзя. Самый дешевый роутер «обещает» скорость в 150 Мб/с. Для просмотра онлайн-видео в формате FullHD достаточно стабильной скорости в 8 Мбит/с. Казалось бы, скорости роутера в 150 Мбит/с должно хватить, чтобы видео в высоком разрешении можно было смотреть на 10–15 устройствах одновременно, чего большинству пользователей более чем достаточно. Но надо быть готовым к тому, что в реальности все будет намного хуже (в десятки раз). Скорость сети WiFi складывается из множества факторов; надо знать, что влияет на скорость соединения в беспроводной сети, и как характеристики роутера могут ее повысить.

В первую очередь следует определиться с тем, в каком диапазоне будет организована ваша сеть WiFi — на 2,4 ГГц или на 5 ГГц. Некоторые роутеры работают только в диапазоне 2,4 ГГц, некоторые — в обоих. В чем разница между этими частотами?

Роутеры, работающие на частоте 2,4 ГГц заметно дешевле, кроме того, радиоволны на этой частоте обладают лучшими проникающими способностями — в многокомнатной квартире 2,4 ГГц роутер скорее охватит всю площадь, чем 5 ГГц. Так зачем же нужна частота 5 ГГц? 

Во-первых, диапазон 2,4 ГГц очень сильно загружен — в многоквартирных домах запросто можно «поймать» несколько десятков сетей WiFi в одной точке. С учетом того, что в диапазоне 2,4 ГГц существует всего три непересекающихся канала, все эти сети сильно мешают друг другу. Это приводит к снижению их скорости — и иногда до полной непроходимости сигнала. Нельзя назвать такую ситуацию безвыходной — существуют способы улучшить качество связи в условиях большой загруженности диапазона, но иногда бывает проще сразу озаботиться созданием сети в намного менее загруженном 5 ГГц диапазоне.

Во-вторых, на частоте 5 ГГц можно добиться куда большей скорости — и дело не только в ее загруженности. На частоте 2,4 ГГц даже в самых идеальных условиях на большинстве устройств скорость не будет превышать 150 Мб/с  и не важно, какие числа нарисованы на коробке роутера (об этом чуть позже). На частоте же 5 ГГц реальная скорость соединения вполне может достигать около гигабита в секунду.  

Следует иметь в виду, что далеко не все гаджеты поддерживают связь на частоте 5 ГГц — большинство даже новых недорогих смартфонов и планшетов работает только на частоте 2,4 ГГц. 

Как узнать, загружен ли диапазон 2,4 ГГц в месте предполагаемой установки роутера? Проще всего — установив на смартфон приложение анализа WiFi-сетей, например, WiFi Analyzer.

Если сетей в диапазоне 2,4 ГГц немного (не более 3–5), можно смело ставить 2,4 ГГц роутер. Если сетей от 5 до 12, то новая сеть на этой частоте будет работать, но скорость уже может быть заметно ниже. Если сетей больше 15, о просмотре фильмов онлайн можно забыть — скорости будет едва-едва хватать для неторопливого серфинга. В этом случае лучше поставить роутер с возможностью одновременной работы в двух диапазонах — тогда хотя бы часть устройств (с поддержкой 5 ГГц) не будет испытывать проблем со скоростью.

Определившись с частотой, можно прикинуть скорость будущей сети. Вот только параметр максимальная скорость по частоте тут почти что ни при чем. Скорость соединения на частоте 2,4ГГц, скорее всего, не будет выше 150 Мб/с. Потому что именно такова максимальная скорость одноканального соединения по стандарту 802.11n (WiFi 4). Если у роутера указана максимальная скорость по частоте 2,4 ГГц в 450 Мб/с, это означает, что у него три передающих тракта, и он способен передавать данные с такой максимальной скоростью. Вот только три приемных тракта встречается только у топовой техники. У большинства гаджетов вообще только один приемный тракт. И принимать он будет максимум на 150 Мб/с. WiFi 4 же поддерживает многопотоковую передачу данных только с одним клиентом (SU-MIMO), поэтому распределить скорость по нескольким клиентам не получится, и 300 Мб/с из заявленных 450 будет уходить «вникуда».

Гаджеты с поддержкой WiFi 5 (802.11ac) также редко имеют более одного приемного тракта, но зато каждый из них может принимать со скоростью до 867 Мб/с. Кроме того, пятый WiFi поддерживает многопотоковую передачу данных с несколькими клиентами одновременно (MU-MIMO), поэтому возможности роутера используются эффективнее.

WiFi 4 работает на частоте 2,4 ГГц, WiFi 5 — 5 ГГц. 

WiFi 6 может работать и на 2,4, и на 5 ГГц, обеспечивая до 1,2 Гб/с на канал в обоих диапазонах. Кроме возросшей скорости, новый стандарт приносит множество полезных новшеств, направленных на облегчение и упрощение совместной работы множества сетей в одном месте. WiFi 6 — наиболее перспективный стандарт, способный обеспечить максимальную скорость в условиях плотной загруженности эфира. Увы, поддерживающих его устройств пока немного. Впрочем, вполне можно взять роутер «на вырост» — все маршрутизаторы с поддержкой WiFi 6 поддерживают и предыдущие версии. 

На итоговую скорость сети может влиять и скорость проводного подключения. Если, к примеру, скорость проводного соединения составляет 100 Мб/с, то и скорость выхода в Интернет не будет выше, пусть даже в самой сети WiFi будет 300 или 450 Мб/с.

Площадь покрытия сети

Пожалуй, второе, что интересует каждого покупателя — как далеко будет «добивать» роутер. Вопрос немаловажный, тем более, что на скорость он также влияет, ведь чем мощнее сигнал в точке приема, тем быстрее соединение.

Увеличить площадь покрытия можно двумя путями — во-первых, правильно установив и сконфигурировав роутер. А во-вторых, можно позаботиться об увеличении площади еще перед покупкой, с помощью соответствующих параметров.

В общем случае рекомендуется располагать роутер в геометрическом центре помещения.

Если в некоторой области сконцентрировано большинство клиентов WiFi (рабочая зона, кабинет), имеет смысл приблизить роутер к этой области.

Если у вас есть сервер, роутер лучше расположить поближе к нему (а лучше — вообще подключить кабелем).

Если помещение разделено капитальной стеной или другим препятствием для прохождения сигналов, роутер следует разместить как можно ближе к препятствию, в той части помещения, которая больше. Не следует располагать в непосредственной близости от источников электрических помех — радиопередатчиков, двигателей, холодильников и пр.

Если следует охватить пространство в пределах одного этажа, можно выбирать модель с большим коэффициентом усиления антенн — такие антенны хорошо распределяют сигнал в одной плоскости. И чем больше коэффициент усиления, тем большая часть мощности сигнала пойдет в стороны и меньшая — вверх или вниз. Поэтому, если сеть должна быть доступна на нескольких этажах здания, лучше выбирать модель с коэффициентом усиления, близким к 1 — это обеспечит шарообразную зону покрытия. А если точки расположения клиентов строго определены, можно достигнуть лучшего результата, ориентируя антенны с высоким коэффициентом усиления таким образом, чтобы создать зону покрытия сети нужной формы.

Некоторые роутеры способны использовать технологию beamforming, при которой сигнал с двух антенн сдвигается по фазе таким образом, чтобы интерференционный максимум приходился на точку расположения клиента. У таких роутеров количество антенн больше, чем количество каналов, и, прежде чем пытаться изменять их положение, следует ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.

Если роутер с нужными характеристиками антенн подобрать не удается, их можно приобрести отдельно — обратите внимание на тип антенн. Многие роутеры оснащаются съемными внешними антеннами и их можно заменить на более подходящие.

Теперь, что касается параметров, увеличивающих площадь покрытия.

Как уже упоминалось выше, на «дальнобойность» роутера влияет рабочая частота — при наличии различных препятствий 2,4 ГГц сеть покроет большую площадь, чем 5 ГГц.

Мощность передатчика определяет зону покрытия сети WiFi — чем больше мощность, тем дальше будет распространяться сигнал. Но не все так просто — максимальная мощность роутеров ограничена решением Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) и не должна превышать 24 dBM, передатчики с большей мощностью должны регистрироваться в Роскомнадзоре.

Нельзя сказать, что за соблюдением этого запрета ведется тщательный контроль (в продаже встречаются роутеры с большей мощностью передатчика), но сильно увеличить зону покрытия с помощью «сверхмощного» роутера не получится, поскольку сигнал должен идти в обе стороны — как от роутера к клиенту, так и наоборот. А мощность абонентских передатчиков WiFi тем же решением ограничена величиной в 20dBM.

Поэтому выбирать роутер с большой мощностью имеет смысл разве что для увеличения скорости в зоне неуверенного приема или для создания протяженного «моста» между двумя мощными роутерами.

Коэффициент усиления антенны, так же, как и мощность передатчика, влияет на дальность распространения сигнала. Но усиление сигнала антенной производится за счет перераспределения энергии сигнала в пространстве — при использовании круговых антенн сигнал по сторонам антенны будет усиливаться за счет верхней и нижней полусферы — выше и ниже роутера сигнал ослабнет.

При использовании направленных антенн сигнал будет усиливаться только по оси усиления антенны, в остальных направлениях он будет ослабевать. Поэтому тип и коэффициент усиления антенны следует подбирать в соответствии с тем, как должен распространяться сигнал.

Если же одного роутера никак не хватает на всю площадь помещения, обратите внимание на маршрутизаторы с поддержкой MESH.

MESH — это масштабируемая система из множества роутеров, образующих одну WiFi сеть — устройство будет автоматически переключаться от одного роутера к другому (смотря от какого сигнал сильнее) совершенно незаметно для пользователя. 

MESH-сети могут содержать сотни роутеров и покрывать площади в несколько квадратных километров. Причем для их организации не требуется обладать специальными навыками — добавление нового MESH-роутера к сети производится быстро и просто. Поэтому даже если сейчас вам и хватает одного роутера, но в дальнейшем вы собираетесь «расширяться», подумайте о поддержке MESH уже сейчас, и тогда в будущем у вас не будет никаких проблем с расширением сети.

Дополнительные коммуникативные способности

Вне зависимости от характеристик WiFi, максимальную скорость и надежность соединения роутер обеспечивает при проводном или оптическом соединении. Если часть клиентов (ноутбуки, стационарные компьютеры) имеют разъем RJ-45, лучше выбирать роутер с LAN-портами и подключать клиенты к ним с помощью патч-кордов. Большинство роутеров имеет 4 порта LAN дополнительно к порту WAN для подключения к кабелю от провайдера. Но можно найти роутер и с другим количеством LAN-портов — от 1 до 10.

Некоторые высокоскоростные маршрутизаторы оснащены SFP-портами, в которые (с соответствующим модулем-переходником) можно подключать как витую пару, так и оптический кабель. Маршрутизаторы с SFP-портами обычно используются для организации высокоскоростных сетей, но в продаже появляются и обычные бытовые роутеры с SFP-портами. Если ваш провайдер предоставляет доступ в Интернет по технологии P2P Active Ethernet, вы можете подключить такой роутер к оптике напрямую, без дорогостоящего медиаконвертера.

Не всегда есть возможность подключения к Интернету по проводной или оптоволоконной линии, поэтому многие роутеры способны подключаться к Интернету с помощью мобильных сетей. Следует только убедиться в наличии беспроводного выхода в Интернет на выбранной модели и уточнить способ подключения к мобильной сети. Большинству роутеров для подключения требуется USB-модем, некоторые уже им оснащены.

Поддержка WiFi. Иногда требуется «раздавать» Интернет только по проводным соединениям, без организации беспроводной сети. Например, правила безопасности некоторых организаций требуют полного отсутствия беспроводных точек доступа в локальной сети предприятия. В подобном случае для обеспечения компьютерам рабочей группы доступа в Интернет можно использовать роутер без поддержки WiFi. Впрочем, в большинстве роутеров с поддержкой WiFi ее можно отключить в настройках устройства.

Дополнительные опции

Времена «свободного Интернета» уже в прошлом — теперь каждый клиент всемирной сети постоянно находится под пристальным наблюдением поисковых систем и скован различными ограничениями. Это вполне закономерно привело к росту популярности технологии VPN, позволяющей скрыться от назойливого внимания в сети и обойти некоторые из ограничений. 

Производители роутеров не остались в стороне и в большинстве моделей есть поддержка одного или нескольких VPN-протоколов. Если в списке функций VPN выбранного роутера есть PPTP-клиент, OpenVPN-клиент, IPSec-клиент или L2TP-клиент, значит, он подготовлен для создания защищенной сети с использованием соответствующего VPN-сервиса. Если вы планируете использовать VPN, имеет смысл сначала разобраться с этой технологией, подобрать подходящий сервис и, при выборе роутера, обратить внимание на наличие нужной функции VPN.

Многие роутеры имеют некоторое количество USB-портов для подключения периферийных устройств. USB-порты на роутере могут обладать весьма полезными функциями:

• DLNA-сервер позволяет роутеру предоставлять медиа-ресурсы (фотографии, видео и музыку) другим DLNA-устройствам в вашей сети: телевизорам, медиаплеерам, музыкальным центрам и пр.
• torrent-клиент позволяет возложить на роутер задачи по скачиванию файлов из торрент-сетей.
• файловый сервер (сервер Samba) предоставляет клиентам локальной сети к доступ к файлам на подключенном внешнем накопителе.
• принт-сервер (сервер Samba) позволяет подключить к роутеру принтер и осуществлять печать на нем с клиентов локальной сети.

Также USB-порт может использоваться в качестве источника постоянного тока для подзарядки смартфонов и других мобильных устройств.

Варианты выбора

Если у вас доступ в Интернет по кабелю со скоростью до 100 Мбит/с и вы хотите «раздать» его в пределах небольшой квартиры или одного помещения, вам будет достаточно недорогого роутера, работающего на частоте 2,4 ГГц — конечно, если на этой частоте не «сидит» десяток соседних роутеров.

Если вы кроме WiFi-клиентов собираетесь подключить к Интернету компьютер и ноутбук, выбирайте среди моделей с 2–4 портами LAN.

Если никакой провайдер еще не дотянул Интернет-кабель до вашего дома, для выхода во «всемирную паутину» можно воспользоваться мобильными сетями 3G — они покрывают уже практически все населенные пункты. Потребуется только роутер с выходом в Интернет через 3G или роутер с возможностью подключения USB-модема. Только в последнем случае потребуется купить еще и USB-модем.

Если вы проживаете в зоне покрытия какой-нибудь из сетей 4-го поколения, вы можете подключить все свои гаджеты к Интернету на достаточно высокой скорости при помощи роутера с 4G/LTE беспроводным выходом в интернет или роутера с возможностью подключения 4G USB-модема.

Если 2,4 ГГц сеть в месте установки роутера сильно загружена, выбирайте среди моделей, работающих в диапазоне 5 ГГц.

Если одного роутера для покрытия всей нужной площади недостаточно, или вы хотите иметь возможность в будущем расширить свою сеть, выбирайте среди роутеров с поддержкой MESH.

Если вы хотите, чтобы ваш роутер не только обеспечил максимальную скорость сейчас, но и еще долгое время оставался актуальным, а не устаревал морально, становясь самым «слабым звеном» сети, выбирайте среди моделей с поддержкой WiFi 6.

Время на прочтение
4 мин

Количество просмотров 238K

Сейчас многие покупают точки доступа 802.11n, но хороших скоростей достичь удается не всем. В этом посте поговорим о не очень очевидных мелких нюансах, которые могут ощутимо улучшить (или ухудшить) работу Wi-Fi. Всё описанное ниже применимо как к домашним Wi-Fi-роутерам со стандартными и продвинутыми (DD-WRT & Co.) прошивками, так и к корпоративным железкам и сетям. Поэтому, в качестве примера возьмем «домашнюю» тему, как более родную и близкую к телу. Ибо даже самые администые из админов и инженеристые из инженеров живут в многоквартирных домах (или поселках с достаточной плотностью соседей), и всем хочется быстрого и надежного Wi-Fi.
[Внимание!]: после замечаний касательно публикации статья выложена в полном виде здесь. Эта статья оставлена для примера того, как публиковать не надо. Извините за беспорядок

1. Как жить хорошо самому и не мешать соседям.

[1.1] Казалось бы – чего уж там? Выкрутил точку на полную мощность, получил максимально возможное покрытие – и радуйся. А теперь давайте подумаем: не только сигнал точки доступа должен достичь клиента, но и сигнал клиента должен достичь точки. Мощность передатчика ТД обычно до 100 мВт (20 dBm). А теперь загляните в datasheet к своему ноутбуку/телефону/планшету и найдите там мощность его Wi-Fi передатчика. Нашли? Вам очень повезло! Часто её вообще не указывают (можно поискать по FCC ID). Тем не менее, можно уверенно заявлять, что мощность типичных мобильных клиентов находится в диапазоне 30-50 мВт. Таким образом, если ТД вещает на 100мВт, а клиент – только на 50мВт, в зоне покрытия найдутся места, где клиент будет слышать точку хорошо, а ТД клиента — плохо (или вообще слышать не будет) – асимметрия. Сигнал есть – а связи нет. Или downlink быстрый, а uplink медленный. Это актуально, если вы используете Wi-Fi для онлайн-игр или скайпа, для обычного интернет-доступа это не так и важно (только, если вы не на краю покрытия). И будем жаловаться на убогого провайдера, глючную точку, кривые драйвера, но не на неграмотное планирование сети.

Вывод: может оказаться, что для получения более стабильной связи мощность точки придется снизить. Что, согласитесь, не совсем очевидно

Обоснование (для тех, кому интересны подробности):
Наша задача обеспечить как можно более симметричный канал связи между клиентом (STA) и точкой (AP), дабы уравнять скорости uplink и downlink. Для этого будем опираться на SNR (соотношение сигнал-шум).
SNR(STA) = Rx(AP) — RxSens(STA); SNR (AP) — Rx(STA) — RxSens(AP)
где Rx(AP/STA) — мощность принятого сигнала с точки/клиента, RxSens(AP/STA) — чувствительность приема точки/клиента. Для упрощения примем, что порог фонового шума ниже порога чувствительности приемника AP/STA. Подобное упрощение вполне приемлемо, т.к. если уровень фонового шума для AP и STA одинаков — он никак не влияет на симметрию канала.
Далее,
Rx(AP) = Tx(AP) [мощность передатчика точки на порту антенны] + TxGain(AP) [усиление передачи антенны точки с учетом всех потерь, усилений и направленности] — PathLoss [потери сигнала на пути от точки до клиента] + RxGain(STA) [усиление приема антенны клиента с учетом всех потерь, усилений и направленности].
Аналогично, Rx(STA) = Tx(STA) + TxGain(STA) — PathLoss + RxGain(AP).
При этом стоит заметить следующее:

• PathLoss одинаков в обеих направлениях
• TxGain и RxGain антенн в случае обычных антенн одинаков (верно и для AP и для STA). Здесь не рассматриваются случаи с MIMO, MRC, TxBF и прочими ухищрениями. Так что можно принять: TxGain(AP) === RxGain(AP) = Gain(AP), аналогично для STA.
• Rx/Tx Gain антенны клиента мало когда известен. Клиентские устройства, обычно, комплектуются несменными антеннами, что позволяет указывать мощность передатчика и чувствительность приемника сразу с учетом антенны. Отметим это в наших выкладках ниже.

Итого получаем:
SNR(AP) = Tx*(STA) [с учетом антенны] — PathLoss + Gain(AP) — RxSens(AP)
SNR(STA)=Tx(AP) + Gain(AP) — PathLoss -RxSens*(STA) [с учетом антенны]

Разница между SNR на обоих концах и будет асимметрией канала, применяем арифметику: D = SNR(STA)-SNR(AP) = Tx*(STA) — Tx(AP) — (RxSens*(STA) — (RxSens(AP)).

Таким образом, асимметрия канала не зависит от типа антенны на точке и на клиенте (опять же, зависит, если вы используете MIMO, MRC и проч, но тут рассчитать что-либо будет довольно сложно), а зависит от разности мощностей и чувствительностей приемников. При D<0 точка будет слышать клиента лучше, чем клиент точку. В зависимости от расстояния это будет значить либо, что поток данных от клиента к точке будет медленнее, чем от точки к клиенту, либо клиент до точки достучаться не сможет вовсе.
Для взятых нами мощностей точки (100mW=20dBm) и клиента (30-50mW ~= 15-17dBm) разность мощностей составит 3-5dB. До тех пор, пока приемник точки чувствительнее приемника клиента на эти самые 3-5dB — проблем возникать не будет. К сожалению, это не всегда так. Проведем рассчеты для ноутбука HP 8440p и точки D-Link точки DIR-615 для 802.11g@54Mbps:

• 8440p: Tx*(STA) = 17dBm, RxSens*(STA) = -76dBm@54Mbps
• DIR-615: Tx(AP) = 20dBm, RxSens(AP) = -65dBm@54Mbps.
• D = (17 — 20) — (-76 +65) = 3 — 11 = -7dB.

Таким образом, в работе могут наблюдаться проблемы, причем, по вине точки.

[1.2] Также далеко не самым известным фактом, добавляющим к асимметрии, является то, что у большинства клиентских устройств мощность передатчика снижена на «крайних» каналах (1 и 11/13 для 2.4 ГГц). Вот пример для iPhone из документации FCC (мощность на порту антенны).

Как видите, на крайних каналах мощность передатчика в ~2.3 раза ниже, чем на средних. Причина в том, что Wi-Fi – связь широкополосная, удержать сигнал чётко в пределах рамки канала не удастся. Вот и приходится снижать мощность в «пограничных» случаях, чтобы не задевать соседние с ISM диапазоны. Вывод: если ваш планшет плохо работает в туалете – попробуйте переехать на канал 6.

Раз уж речь зашла о каналах — в следующий раз поговорим о них поподробнее.

UPD: мне уже высказали, что заметка слишком короткая. Я уже все понял. Но если я добавлю остаток текста сюда — многие его уже не увидят. Следующим постом выложу все целиком (первую часть уберу под кат). Дополнительные комментарии приветствуются, если они расширяют тему «грамотного» постинга на Хабре. Для эмоций есть вот этот хаб. Спасибо за понимание.

Примечание: сразу уточню – речь идет о типичном «домашнем» применении Wi-Fi роутеров или точек доступа, а не о специализированных решениях, требующих дальней связи и т.п.

Сила есть – ума не надо?

Темная сторона силы 

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.

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». 

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.

Ну а если вам есть что прибавить к вышесказанному – прошу в комментарии.