От чего зависит качество сигнала роутера

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. 

Роутер — краеугольный камень домашнего Интернета. Однако скорость подключения зависит не только от характеристик устройства. На многое влияет качество сигнала. Именно поэтому следует серьезно подойти к выбору места расположения роутера. Установка устройства в неправильном месте может негативно сказаться на качестве сигнала. В статье мы расскажем, как избежать ошибок при установке роутера.

Сигнал и стены

У любого Wi-Fi роутера ограниченная зона покрытия, а скорость подключения беспроводных устройств напрямую зависит от силы сигнала. Устройство с мощной антенной способно покрыть небольшую квартиру — пользователи в любой из комнат не будут ощущать проблем. Однако на практике жилая площадь часто куда больше зоны покрытия. Поэтому к выбору места расположения маршрутизатора нужно подходить с умом.

Качество сигнала измеряется в отрицательных значениях dBm — чем ближе показатель к нулю, тем лучше соединение. Сигнала -60 dBm хватает для большинства задач. После этого порога могут возникнуть проблемы при голосовых звонках, просмотре потокового видео, во время онлайн-игр.

Чем ближе устройства находятся к роутеру, тем стабильнее будет соединение. Радиус покрытия роутера на частоте 2,4 ГГц в идеальных условиях составляет 150 метров. В доме со стенами этот показатель уменьшится до 50 метров.  Толстые стены, различные преграды (например, мебель) и другие источники помех еще сильнее уменьшают зону покрытия. Она может легко сократиться до 10-15 метров.

С частотой 5 ГГц ситуация еще плачевнее: она крайне уязвима к преградам. Качество сигнала может ощутимо упасть уже на расстоянии пяти метров от Wi-Fi роутера.

Чем лучше вы подберете место под роутер, тем меньше проблем возникнет со скоростью и стабильностью соединения. Энтузиасты рекомендуют добиться сигнала не хуже -65 дБм. Значения еще ближе к нулю — хорошо, но принципиального прироста к скорости вы уже не увидите.

Изучаем планировку, ищем помехи

Размещать роутер часто советуют в геометрическом центре квартиры или дома. В принципе, это дельный совет. Однако мы рекомендуем нарисовать карту помещений и расставить на ней основных «потребителей» Wi-Fi сигнала — смартфоны, ноутбуки, беспроводные TV-приставки и так далее. Место для роутера стоит выбрать в геометрическом центре расположения этих устройств.

Это в особенности касается многокомнатных квартир. Пользователи чаще всего находятся в гостиной и спальных комнатах, поэтому их необходимо обеспечить покрытием в первую очередь. В туалете и ванной жильцы бывают намного реже, поэтому там четкий сигнал так не важен.

Часто оптимальной точкой расположения является коридор — сигнал легко добивает до ближайших комнат, а между роутером и мобильным гаджетом обычно располагается не больше одной стены. Есть одно «но». Скорее всего, маршрутизатор придется закреплять на стене, а это потребует определенных ухищрений.

Антенны должны обязательно располагаться в плоскости стен, а не перпендикулярно им. Это связано с особенностями распространения сигнала. Если у роутера пара антенн, то одну можно поставить вертикально, а вторую горизонтально. Если антенна располагается перпендикулярно, то сигнал будет распространяться вдоль стены, а не по комнатам.

Все это справедливо, в том числе, для многоэтажных частных домов. Однако для покрытия верхнего или нижнего этажа потребуется модель с двумя, а лучше тремя-четырьмя антеннами. Установив их в разных плоскостях, можно распространить сигнал не только в горизонтальном направлении, но и вертикальном. Помните: даже мощные модели не всегда способны справиться с этой задачей, поэтому иногда одного роутера просто не хватит для покрытия всей зоны.  

Анализ планировки — лишь половина дела. Не забывайте, что сигнал крайне уязвим к различным препятствиям. Энтузиасты провели приблизительные замеры затухания сигнала от различных препятствий:

Металлические конструкции больше всего «тушат» сигнал. Затухание от различной мебели можно сравнить с аналогичным показателем для деревянной двери. Именно поэтому не стоит прятать маршрутизатор внутри тумбочки и тем более в металлическом коробе. По крайне мере, необходимо сделать отверстия для антенн.

Оптимальный вариант — сделать небольшую перепланировку, расставив все крупные объекты по краям помещений. Так вы снизите количество «мертвых зон» с плохим покрытием. Иначе вам все время придется терпеть нестабильное соединение. Или же пользоваться Wi-Fi в комнатах, где сигналу ничего не мешает.

Можете пользоваться правилом — «не больше двух стен и двух комнат». Две бетонные стены приведут к падению сигнала на 20-30 dB, поэтому получить заветные -65 dBm будет уже проблематично.

Электроника, с которой «не дружит» роутер

Помехи могут создавать не только пассивные объекты, но и другие источники сигнала. Прежде всего, другие маршрутизаторы. В многоэтажке рядом с вашей квартирой могут располагаться 5-15 других точек доступа Wi-Fi — в таком случае любые перестановки роутера будут бесполезны. Решить проблему забитого эфира можно несколькими способами.

•  Установить максимально свободный канал. Сигнал Wi-Fi может распространятся в определенных подчастотных диапазонах — каналах. Выбрать оптимальный можно в веб-интерфейсе роутера. Обычно доступно 14 каналов. А вот загруженность каждого из них легко посмотреть через мобильное приложение, например, Wi-Fi Analyzer.

• Уменьшить мощность сигнала. Парадоксально, но это действительно полезный совет в некоторых ситуациях. Проблема в том, что мобильные устройства могут просто не «добивать» до роутера, хотя находятся в зоне его покрытия. Чтобы избежать таких ситуаций, как раз и стоит ограничить мощность антенны.   

А вот другие устройства в вашей квартире всегда можно подвинуть. При выборе места под роутер старайтесь сделать так, чтобы он располагался подальше от следующих приборов:

• Беспроводные мыши и клавиатуры — как правило, работают как раз на частоте 2,4 ГГц.
• СВЧ-печи и микроволновки. Общепринятым стандартом частоты электромагнитного поля в СВЧ-печах является значение 2,45 ГГц, поэтому такая техника также способна создавать помехи.
• Детские радионяни. Идентичная проблема, что и с беспроводными мышками.
• Слабо экранированная проводка (короба), коаксиальный кабель и его разъемы.

Встречаются немногочисленные случаи, когда интерфейсы USB 3.0 также мешали сигналу Wi-Fi. Инженеры компании Intel в 2012 году проводили исследование о влиянии USB 3.0 на работу беспроводных устройств в частотном диапазоне 2,4 ГГц. Выяснилось, что помехи (интерференция) действительно возникают на коннекторах и в меньшей степени на самом кабеле.

При регулярных потерях сигнала рекомендуется убрать подальше от роутера гаджеты, подключенные посредством USB 3.0: модемы, внешние жесткие диски, принтеры и так далее. Это поможет понять, являются ли устройства причиной проблемы. 

Подводя итоги

Если вы хотите добиться максимального качества сигнала Wi-Fi, придерживайтесь следующих рекомендаций.

• Ставьте роутер  в геометрическом центре среди всех подключаемых гаджетов.
• Старайтесь свести к минимуму преграды между маршрутизатором и клиентами — не больше двух бетонных стен.
• Не прячьте роутер внутри мебели или металлических коробов, не обеспечив свободный выход для антенн.
• Обязательно выполните настройку канала — найдите и установите самый незагруженный.
• Убедитесь, что рядом с роутером или на пути следования сигнала к клиенту не стоит источников помех.

Каждый кто собирал, покупал или хотя бы настраивал радиоприёмник, наверное, слышал такие слова как: чувствительность и избирательность (селективность).

Чувствительность — этот параметр показывает, насколько хорошо ваш приёмник может принимать сигнал даже в самых удалённых участках.

А избирательность, в свою очередь, показывает, насколько хорошо приёмник может настраиваться на ту или иную частоту без влияния других частот. Эти «другие частоты», то есть не относящие к передаче сигнала от выбранной радиостанции, в данном случае играют роль радиопомех.

Повышая мощность передатчика, мы заставляем приёмники с малой чувствительностью принимать наш сигнал во что бы то ни стало. Немаловажную роль играет взаимное влияние сигналов от различных радиостанций друг на друга, что усложняет настройку, снижая качество радиосвязи.

В среде Wi-Fi используется радиоэфир в качестве среды для передачи данных. Поэтому многие вещи, которыми оперировали радиоинженеры и радиолюбители прошлого и даже позапрошлого столетий, по-прежнему актуальны и в наши дни.

Но кое-что изменилось. На смену аналоговому формату пришло цифровое вещание, что повлекло изменение характера передаваемого сигнала.

Ниже приводится описание распространённых факторов, которые оказывают влияние на функционирование беспроводных сетей Wi-Fi в рамках стандартов IEEE 802.11b/g/n.

Некоторые нюансы Wi-Fi сетей

Для эфирного радиовещания вдали от крупных населённых пунктов, когда можно принимать на свой приёмник только сигнал местной FM радиостанции и ещё «Маяк» в УКВ диапазоне — вопрос взаимного влияния не возникает.

Другое дело Wi-Fi устройства, работающие только в двух ограниченных диапазонах: 2,4 и 5 ГГц. Ниже описаны несколько проблем, которые приходится если не преодолевать, то знать, как обойти.

Проблема первая — разные стандарты работают с разными диапазонами.

В диапазоне 2.4 ГГц, работают устройства, поддерживающие 802.11b/g/n; в диапазоне 5 ГГц — 802.11a и 802.11n.

Как видим, только устройства стандарта 802.11n могут работать как в диапазоне 2.4 ГГц, так и в диапазоне 5 ГГц. В остальных случаях мы должны либо поддерживать вещание в обоих диапазонах, либо смириться с тем, что какие-то клиенты не смогут подключиться к нашей сети.

Проблема вторая — Wi-Fi устройства, работающие в радиусе ближайшего действия, могут использовать один и тот же частотный диапазон.

Для устройств, работающих в полосе частот 2,4 ГГц, в России доступны и разрешены к использованию 13 беспроводных каналов шириной 20 МГц для стандарта 802.11b/g/n или 40 МГц для стандарта 802.11n с промежутками 5 МГц.

Поэтому любое беспроводное устройство (клиент или точка доступа) создаёт помехи на соседние каналы. Другое дело, что мощность передатчика клиентского устройства, например, смартфона, значительно ниже, чем у самой обычной точки доступа. Поэтому на протяжении статьи мы будем говорить только о взаимном влиянии точек доступа друг на друга.

Наиболее популярный канал, который предлагается по умолчанию клиентам — 6. Но не стоит обольщаться, что, выбрав соседнюю цифру, мы избавимся от паразитного влияния. Точка доступа, работающая на канале 6 даёт сильные помехи на каналы 5 и 7 и более слабые — на каналы 4 и 8. С ростом промежутков между каналами их взаимное влияние снижается. Поэтому для сведения взаимных помех к минимуму крайне желательно, чтобы их несущие частоты отстояли друг от друга на 25 МГц (5 межканальных интервалов).

Беда в том, что из всех каналов с малым влиянием друг на друга каналов доступны всего 3: это 1, 6 и 11.

Приходится искать какой-то способ обойти существующие ограничения. Например, взаимное влияние устройств можно компенсировать снижением мощности.

О пользе умеренности во всём

Как уже было сказано выше, снижение мощности — это не всегда плохо. Мало того, при повышении мощности качество приёма может значительно ухудшаться и дело здесь вовсе не в «слабости» точки доступа. Ниже мы рассмотрим, в каких случаях это может пригодиться.

Загрузка радиоэфира

Эффект загруженности можно увидеть воочию, в момент выбора устройства для подключения. Если в списке выбора Wi-Fi сетей присутствует более трёх-четырёх пунктов — можно уже говорить о загрузке радиоэфира. При этом каждая сеть является источником помех для своих соседей. А помехи влияют на производительность сети, потому что резко увеличивают уровень шума и это приводит к необходимости постоянной повторной отсылки пакетов. В этом случае основная рекомендация — понизить мощность передатчика в точке доступа, в идеале — уговорить всех соседей сделать то же самое, чтобы не мешать друг-другу.

Ситуация напоминает школьный класс на уроке, когда учитель отлучился. Каждый ученик начинает разговаривать с соседом по парте и другими одноклассниками. В общем шуме они плохо слышат друг друга и начинают говорить громче, потом ещё громче и в итоге начинают кричать. Педагог быстренько прибегает в класс, принимает какие-то дисциплинарные меры и восстанавливается нормальная ситуация. Если в роли учителя мы представим сетевого администратора, а в роли школьников — владельцев точек доступа, то получим почти прямую аналогию.

Асимметричное соединение

Как уже было сказано ранее, мощность передатчика точки доступа обычно сильнее в 2-3 раза, чем на клиентских мобильных устройствах: планшетах, смартфонах, ноутбуках и так далее. Поэтому весьма вероятно появление «серых зон», где клиент будет принимать от точки доступа хороший стабильный сигнал, а передача от клиента до точки будет работать «не очень». Такое соединение называют асимметричным.

Для поддержания стабильной связи с хорошим качеством крайне желательно, чтобы между клиентским устройством и точкой доступа было симметричное соединение, когда приём и передача в обе стороны работают достаточно эффективно.

Рисунок 1. Асимметричное соединение на примере плана квартиры.

Во избежание асимметричных соединений стоит избегать необдуманного повышения мощности передатчика.

Когда требуется повышение мощности

Перечисленные ниже факторы требуют повышения мощности ради сохранения устойчивой связи.

Помехи от устройств радиосвязи других типов и другой электроники

Устройства Bluetooth, например, наушники, беспроводные клавиатуры и мыши, осуществляющие работу в частотном диапазоне 2.4 ГГц и оказывающие влияние в виде помех на работу точки доступа и других Wi-Fi устройств.

Перечисленные ниже устройства также могут оказывать негативное влияние на качество сигнала:

• микроволновые СВЧ-печи;
• детские радионяни;
• мониторы с ЭЛТ, беспроводные динамики, беспроводные телефоны и другие беспроводные устройства;
• внешние источники электрического напряжения, такие как линии электропередач и силовые подстанции,
• электромоторы;
• кабели с недостаточным экранированием, а также коаксиальный кабель и разъёмы, используемые с некоторыми типами спутниковых тарелок.

Большие расстояния между устройствами Wi-Fi

Любые радиоустройства имеют ограниченный радиус действия. Помимо конструктивных особенностей беспроводного устройства, максимальное расстояние досягаемости может быть снижено внешними факторами, такими как наличие препятствий, радиопомех и так далее.

Всё это приводит к образованию локальных «зон недосягаемости», где сигнал от точки доступа «не достаёт» до клиентского устройства.

Препятствия для прохождения сигнала

Различные препятствия (стены, потолки, мебель, металлические двери и т.д.), расположенные между Wi-Fi устройствами, могут отражать или поглощать радиосигналы, что приводит к ухудшению или полной потере связи.

Такие простые и понятные вещи, как железобетонные стены, покрытие из листового металла, стальной каркас, и даже зеркала и тонированные стёкла заметно снижают интенсивность сигнала.

Интересный факт: человеческое тело ослабляет сигнал примерно на 3 dB.

Ниже показана таблица потери эффективности сигнала Wi-Fi при прохождении через различные среды для сети 2.4 ГГц.

* Эффективное расстояние — обозначает величину уменьшения радиуса действия после прохождения соответствующего препятствия по сравнению с открытым пространством.

Подведём промежуточные итоги

Как уже было сказано выше, высокая мощность сигнала сама по себе не повышает качество связи по Wi-Fi, но может мешать установлению хорошей связи.

В то же время существуют ситуации, когда требуется обеспечить более высокую мощность для устойчивой передачи и приёма радиосигнала Wi-Fi.

Вот такие противоречивы требования.

Полезные функции от Zyxel, которые могут помочь

Очевидно, нужно использовать какие-то интересные функции, которые помогут выкрутиться из этой противоречивой ситуации.

ВАЖНО! О множестве нюансов при построении беспроводных сетей, а также о возможностях и практическом использовании оборудования можно узнать на специализированных курсах Zyxel — ZCNE. Узнать о ближайших курсах можно здесь.

Client Steering

Как было замечено ранее, описанные проблемы в основном затрагивают диапазон 2.4Ггц.
Счастливые обладатели современных устройств могут использовать частотным диапазон 5Ггц.

Преимущества:

• больше каналов, поэтому проще выбрать те, которые будут влиять друг на друга по минимуму;
• другие устройства, такие как Bluetooth, не используют данный диапазон;
• поддержка каналов шириной 20/40/80 МГц.

Недостатки:

• радиосигнал сигнал в данном диапазон хуже проходит через препятствия. Поэтому желательно иметь не одну «супер-пробивную», а две-три точки доступа с более скромной мощностью сигнала в разных помещениях. С другой стороны, это даст более ровный характер покрытия, чем ловить сигнал от одной, но «супер-сильной».

Однако на практике, как всегда, возникают нюансы. Например, некоторые устройства, операционные системы и программное обеспечение по умолчанию до сих пор предлагает для соединения «старый добрый» диапазон 2.4Ггц. Делается это для снижения проблем с совместимостью и упрощению алгоритма подключения к сети. Если соединение происходит автоматически или пользователь не успел заметить этот факт — возможность использования диапазона 5Ггц так и будет оставаться в стороне.

Изменить данное обстоятельство поможет функция Client Steering, которая по умолчанию предлагает клиентским устройствам сразу подключиться по 5Ггц. Если этот диапазон клиентом не поддерживается, он всё равно сможет использовать 2.4Ггц.

Данная функция доступна:

• в точках доступа Nebula и NebulaFlex;
• в контроллерах беспроводной сети NXC2500 и NXC5500;
• в межсетевых экранах с функцией контроллера.

Auto Healing

Выше было приведено много аргументов в пользу гибкого регулирования мощности. Однако остаётся резонный вопрос: как же это сделать?

Для этого у контроллеров беспроводной сети Zyxel есть специальная функция: Auto Healing.
Контроллер с её помощью проверяет состояние и работоспособность точек доступа. Если окажется, что одна из них доступа не работает, то соседние получат указание увеличить мощность сигнала, чтобы заполнить образовавшуюся зону молчания. После того, как отсутствующая точка доступа вернулась в строй, соседние точки получают указание уменьшить мощность сигнала, чтобы не создавать помех в работу друг друга.

Эта функция также присутствует в составе специальной линейки контроллеров беспроводной сети: NXC2500 и NXC5500.

Защищённая беспроводная граница сети

Соседние точки доступа из параллельной сети создают не только помехи, но и могут быть использованы в качестве плацдарма для атаки на сеть.

В свою очередь контроллер беспроводной сети должен с этим бороться. В арсенале контроллеров NXC2500 и NXC5500 достаточно средств, таких как стандартная аутентификация WPA/WPA2-Enterprise, различные реализации Extensible Authentication Protocol (EAP), встроенный межсетевой экрана.

Таким образом контроллер не только находит неавторизованные точки доступа, но и блокирует подозрительные действия в корпоративной сети, которые с большой долей вероятности несут в себе злой умысел.

Функция Rogue AP Detection (Rogue AP Containment)

Для начала разберёмся, что такое Rogue AP.

Rogue AP — это чужие точки доступа, которые не подконтрольны сетевому администратору. Тем не менее они присутствуют в пределах досягаемости Wi-Fi сети предприятия. Например, это могут быть личные точки доступа сотрудников, включенные без разрешения в сетевые розетки рабочего офиса. Такого рода самодеятельность плохо сказывается на безопасности сети.

Фактически такие устройства образуют канал для стороннего подключения к сети предприятия в обход основной системы защиты.

Например, чужая точка (RG) доступа формально не находится в сети предприятия, но на ней создана беспроводная сеть с тем же именем SSID, как и на легальных точках доступа. В результате точка RG может использоваться для перехвата паролей и другой секретной информации, когда клиенты корпоративной сети по ошибке пытаются к ней подключиться и пытаются передать свои учетные данные. Вследствие этого учетные данные пользователей будут известны хозяину «фишинговой» точки.

Большинство точек доступа компании Zyxel имеют встроенную функцию сканирования радиоэфира с целью выявления посторонних точек.

ВАЖНО! Обнаружение чужих точек (AP Detection) будет работать только, если хотя бы одна из таких «сторожевых» точек доступа настроена на работу в режиме мониторинга сети.

После того как точка доступа Zyxel, при работе в режиме мониторинга, засечёт чужеродные точки, может быть предпринята процедура блокировки.

Допустим, Rogue AP подражает легальной точке доступа. Как было сказано выше, злоумышленник может продублировать на ложной точке корпоративные настройки SSID. Тогда точка доступа Zyxel попытается помешать опасной активности, внося помехи через рассылку широковещательных фиктивных пакетов. Это приведет к невозможности подключения клиентов к Rogue AP и перехвата их учетных данных. И «шпионская» точка доступа не сможет выполнить свою миссию.

Как видим, взаимное влияние точек доступа не только вносит досадные помехи при работе друг друга, но и может использоваться для защиты от атак злоумышленников.

Заключение

Материал в рамках небольшой статьи не позволяет рассказать обо всех нюансах. Но даже при беглом обзоре становится понятно, что разработка и обслуживание беспроводной сети имеют достаточно интересные нюансы. С одной стороны, нужно бороться с взаимным влиянием источников сигнала, в том числе путём снижения мощности точек доступа. С другой стороны, необходимо поддерживать уровень сигнала на достаточно высоком уровне для устойчивой связи.

Обойти это противоречие можно, используя специальные функции контроллеров беспроводной сети.

Также стоит отметить тот факт, что компания Zyxel работает над усовершенствованием всего того, что помогает добиться качественной связи, не прибегая к большим затратам.

Источники

1. Общие рекомендации по построению беспроводных сетей
2. Что влияет на работу беспроводных сетей Wi-Fi? Что может являться источником помех и каковы их возможные причины?
3. Настройка функции Rogue AP Detection в точках доступа серии NWA3000-N
4. Информация о курсах ZCNE

Большинство пользователей ориентируются на ту скорость интернета, которую заявляет провайдер. И недоумевают, когда реальная скорость оказывается существенно ниже. Первым делом в этом случае заваливают жалобами техподдержку провайдера, упуская из виду то, что на скорость интернета могут влиять различные факторы. Например, неправильно подобранный или настроенный роутер.

Зависит ли скорость интернета от роутера?

Многие просто не задумываются над этим вопросом. Но часто бывает, что до приобретения роутера интернет работал нормально, а после того, как в сети появился маршрутизатор, скорость резко упала. В чём причина?

А причина, скорее всего, в роутере.

Аппаратные возможности

В первую очередь, производительность и скорость работы зависят от аппаратных возможностей маршрутизатора. Роутер на самом деле представляет собой мини-компьютер с процессором, оперативной памятью, сетевой платой и микропрограммой, которая всем этим управляет.

Эти параметры определяют стоимость устройства. У дорогих моделей, соответственно, начинка мощней. Но большинство пользователей выбирает бюджетные варианты. Но от устройства за 10-20 долларов чудес ждать не стоит.

При работе в интернете скорость неизбежно будет теряться при маршрутизации, то есть при передаче трафика с WAN-порта на LAN-порт или Wi-Fi адаптер устройства. Роутеры со слабыми процессорами и малым объёмом оперативной памяти просто не справляются с большим объёмом данных.

Протоколы передачи Wi-Fi

Кроме того, важно знать какие протоколы передачи данных поддерживает роутер. Потому что заявленные производителем 300 или 600 Мбит/сек в беспроводной сети это максимально возможная скорость. На практике она будет ниже. Например, самый скоростной стандарт 802.11n при работе всех антенн роутера на полную мощность может выдавать скорость до 600 Мбит/сек. Но это в теории. На практике в зависимости от мощности передатчика, коэффициента усиления антенн и стабильности работы устройства реальная скорость может падать до 60-80 Мбит/сек или даже ниже. Если провайдер предоставляет вам подключение к интернету на скорости 100 Мбит/сек, роутер всё равно не выдаст больше, чем сможет, то есть порежет скорость интернет соединения. А ведь есть ещё старые стандарты, такие как 802.11g. Здесь заявленная максимальная скорость 54 Мбит/сек. А на практике она редко превышает 20 Мбит/сек.

Даже если роутер действительно может выдавать хорошую скорость, при большом количестве устройств она всё равно будет резаться. То есть чем больше клиентских устройств одновременно подключено к роутеру, тем ниже будет скорость.

Мощность передатчика и коэффициент усиления антенн, а также их количество тоже влияют на скорость соединения с интернетом. Если расстояние от роутера до ПК значительное или на пути сигнала есть препятствия, то слабый передатчик может не обеспечить нормальную скорость передачи данных.

Настройка

Отдельный вопрос – правильная настройка роутера. Может быть так, что само устройство по своим параметрам достаточно мощное, но неправильно настроено или версия прошивки устарела. Как настроить роутер на максимальную производительность, читайте в специальной статье на нашем сайте.

Какой роутер выбрать

Получается, что вообще нет смысла покупать дешёвые роутеры? Вовсе нет. В случае, если скорость соединения для вас не критична, а в вашей сети работают всего два-три устройства, расположенные рядом с маршрутизатором, вполне можно обойтись бюджетной моделью. Мощные, высокопроизводительные роутеры могут потребоваться для большой сети с высокой нагрузкой.

При покупке маршрутизатора, особенно если вы решили сэкономить и приобрести бывшее в употреблении устройство, следует обращать внимание на его аппаратную начинку. Продавцы редко информируют о параметрах роутеров, поэтому лучше заранее изучить описание конкретной модели на сайте производителя. Для комфортной работы сегодня рекомендуется использовать устройства с минимум 128 мегабайт оперативной памяти и процессором с частотой не ниже 500 мегагерц. Бюджетные модели могут иметь более слабый процессор и небольшой объём памяти, что существенно снижает производительность. С процессором 240 мегагерц и ниже и объёмом ОЗУ 64 мегабайта ни о какой нормальной работе с подключением типа VPN или PPPoE и речи быть не может.

Мощность и стандарты

Также следует обратить внимание на мощность передатчика. Желательно чтобы она была не ниже 16 dBm. Если роутер будет использоваться в небольшой квартире, вполне хватит одной или двух антенн. Но если у вас частный дом  или просто большое помещение с внутренними перегородками, имеет смысл покупать устройство с большим количеством антенн и максимальным коэффициентом усиления.

Роутер должен поддерживать высокоскоростной стандарт 802.11n.  Стандарты g и b не обеспечат максимальной скорости передачи данных. Их использование может быть оправдано только наличием в вашей сети старых ноутбуков или смартфонов, которые стандарт 802.11n не поддерживают. Но сегодня это большая редкость.

Для обеспечения максимальной производительности беспроводной сети лучше приобретать роутер, работающий на частоте 5 ГГц. Скорость в этом диапазоне выше, канал шире и не так загружен. Такие роутеры поддерживают стандарт 802.11ac, который может обеспечить скорость до 6,77 Гигабит/сек.

Не все ноутбуки и планшеты могут работать в этом диапазоне, однако это не проблема – такие роутеры двухдиапазонные, поэтому для старых устройств будет по-прежнему доступна сеть на частоте 2,4 ГГц.

Рекомендуемые модели роутеров

Напоследок рассмотрим три популярные модели роутеров, которые обеспечат хорошую производительность и высокую скорость интернета.

ASUS RT-AC58U

Двухдиапазонный маршрутизатор, работающий в сетях 5 и 2,4 ГГц. Поддерживает стандарт 802.11ac. Максимальная заявленная скорость 867 Мбит/сек в диапазоне 5 ГГц и 400 Мбит/сек в диапазоне 2,4 ГГц. Роутер оснащён четырёхядерным процессором класса Cortex-A7 и 128 мегабайтами оперативной памяти. Четыре антенны с коэффициентом усиления 5 dBi обеспечивают большую площадь покрытия. Из полезных бонусов – наличие порта USB 3.0 и поддержка 3G/4G модемов.

TP-LINK Archer C60

Этот роутер также работает в двух диапазонах. Оснащён пятью съёмными антеннами, из которых две работают в диапазоне 5 ГГц, а три – в диапазоне 2,4 ГГц. Максимальная скорость передачи данных в беспроводной сети заявлена 300 Мбит/сек.

TP-Link TL-WR940N

Бюджетная модель, которая подойдёт для небольших домашних сетей. Поддерживает стандарты 802.11 b/g/n и может обеспечить скорость до 450 Мбит/сек. Реальная скорость на уровне 60-70 Мбит/сек.  Роутер оснащён тремя внешними антеннами и обеспечивает стабильное покрытие и устойчивый сигнал в любой квартире. Неплохой маршрутизатор за небольшие деньги.