Что значит wi fi range

Обновлено: 07.07.2024

Wi-Fi дальнего действия используется для недорогих, нерегулируемых компьютерных сетевых подключений точка-точка в качестве альтернативы другим фиксированным беспроводным , сотовым сетям или спутниковому доступу в Интернет .

Сети Wi-Fi имеют диапазон, который ограничен частотой, мощностью передачи, типом антенны, местоположением, в котором они используются, и окружающей средой. Типичный беспроводной маршрутизатор в системе многоточечной связи внутри помещений с использованием 802.11n и стандартной антенны может иметь радиус действия 50 метров (160 футов) или меньше. Наружные двухточечные схемы за счет использования направленных антенн могут быть увеличены на многие километры (мили) между станциями.

СОДЕРЖАНИЕ

Вступление

С момента разработки стандарта радиосвязи IEEE 802.11 (продаваемого под торговой маркой Wi-Fi ) эта технология стала заметно дешевле и достигла более высоких скоростей передачи данных . Wi-Fi большого радиуса действия, особенно в диапазоне 2,4 ГГц (поскольку более короткие диапазоны с более высокой скоростью передачи данных 5,8 ГГц становятся популярной альтернативой проводным соединениям LAN), быстро распространился со специальными устройствами. В то время как точки доступа Wi-Fi повсеместно распространены в городских районах, в некоторых сельских районах используются более мощные трансиверы с большим радиусом действия в качестве альтернативы приложениям сотовой связи ( GSM , CDMA ) или фиксированной беспроводной связи ( Motorola Canopy и другие 900 МГц). Основные недостатки 2,4 ГГц по сравнению с этими низкочастотными вариантами:

плохое проникновение сигнала - соединения 2,4 ГГц эффективно ограничены прямой видимостью или мягкими препятствиями;
гораздо меньший радиус действия - сотовые телефоны GSM или CDMA могут надежно подключаться на расстоянии> 16 км (10 миль); дальность действия GSM, налагаемая параметрами множественного доступа с временным разделением , установлена на уровне 35 км (20 миль);
лишь немногие поставщики услуг коммерчески поддерживают соединения Wi-Fi на большие расстояния.

Несмотря на отсутствие поставщиков коммерческих услуг, приложения для Wi-Fi на большие расстояния появились по всему миру. Он также использовался в экспериментальных испытаниях в развивающихся странах, чтобы связать сообщества, разделенные сложной географией, с небольшими или отсутствующими другими вариантами подключения. Некоторые преимущества использования Wi-Fi дальнего действия для этих приложений включают в себя:

нелицензированный спектр - избегание переговоров с действующими операторами связи, правительствами или другими лицами;
меньшие, более простые и дешевые антенны - антенны 2,4 ГГц имеют размер вдвое меньше, чем антенны сопоставимой мощности 900 МГц, и требуют меньшей молниезащиты;
наличие проверенного бесплатного программного обеспечения, такого как OpenWrt , DD-WRT , Tomato, которое работает даже на старых маршрутизаторах (например, WRT54G ) и делает такие режимы, как WDS , OLSR и т. д., доступными для всех, включая модели распределения доходов для точек доступа.

Некоммерческие организации, эксплуатирующие широко распространенные установки, такие как службы лесного хозяйства, также широко используют Wi-Fi дальнего действия для расширения или замены старых коммуникационных технологий, таких как коротковолновые или микроволновые приемопередатчики в лицензированных диапазонах.

Приложения

Бизнес

Обеспечьте покрытие большого офиса или бизнес-комплекса или кампуса.
Установите прямую связь между большими небоскребами или другими офисными зданиями или аэропортами.
Подключите Интернет к удаленным строительным площадкам или исследовательским лабораториям.
Упростите сетевые технологии, объединив небольшое количество связанных с Интернетом широко используемых технологий, ограничив или исключив устаревшие технологии, такие как коротковолновое радио, чтобы их можно было использовать там, где они действительно необходимы.
Подключите Интернет к дому, если обычный кабель / DSL не может быть подключен в этом месте.
Подключите Интернет в загородный дом или коттедж на удаленных горах или на озере.
Подключите Интернет к яхте или большому морскому судну.
Поделитесь соседней сетью Wi-Fi .

Некоммерческие и государственные

Подключите широко распространенные физические посты охраны, например, для лесников, которые охраняют физическую территорию, без какой-либо новой проводки
В туристических регионах заполните мертвые зоны сотовой связи покрытием Wi-Fi и обеспечьте подключение для местных операторов туристической торговли.
Сократите затраты на выделенную сетевую инфраструктуру и повысьте безопасность за счет применения современного шифрования и аутентификации.

Военный

Подключите критически настроенных лидеров мнений, инфраструктуру, такую как школы и полицейские участки, в сеть, которую местные власти могут поддерживать.
Построить устойчивую инфраструктуру с более дешевым оборудованием, которое может себе позволить обедневший, раздираемый войной регион, т. Е. Используя сетевые технологии коммерческого уровня, а не военного класса, которые затем могут быть оставлены вооруженным силам развитых стран.
Снижение затрат и упрощение / защита цепочек поставок за счет использования более дешевого и простого оборудования, потребляющего меньше топлива и энергии аккумуляторных батарей; В целом это высокие приоритеты для коммерческих технологий, таких как Wi-Fi, особенно когда они используются в мобильных устройствах.

Научное исследование

Сеть сейсмических датчиков дальнего действия использовалась во время Андского сейсмического проекта в Перу. Многоступенчатый участок общей протяженностью 320 километров (200 миль) пересекался некоторыми сегментами от 30 до 50 километров (от 20 до 30 миль). Цель состояла в том, чтобы подключиться к удаленным станциям Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе , чтобы получать сейсмические данные в реальном времени.

Крупномасштабные развертывания

Проект «Технологии и инфраструктура для развивающихся регионов» (TIER) Калифорнийского университета в Беркли в сотрудничестве с Intel использует модифицированную настройку Wi-Fi для создания двухточечных соединений на большие расстояния для нескольких своих проектов в развивающихся странах. Этот метод, получивший название Wi-Fi на большом расстоянии (WiLD), используется для соединения офтальмологической больницы Аравинд с несколькими отдаленными клиниками в штате Тамил Наду , Индия . Расстояния варьируются от пяти до пятнадцати километров (3–10 миль) со станциями, расположенными на прямой видимости друг друга. Эти ссылки позволяют специалистам в больнице общаться с медсестрами и пациентами в клиниках с помощью видеоконференцсвязи. Если пациенту требуется дополнительное обследование или уход, можно записаться на прием в больницу. Другая сеть в Гане связывает университет Ганы , кампус Легона с его удаленными кампусами в Медицинской школе Корле бу и городском кампусе; Дальнейшее расширение будет иметь связи на расстоянии до 80 км (50 миль) друг от друга.

В рамках проекта Tegola Эдинбургского университета разрабатываются новые технологии для обеспечения высокоскоростной и доступной широкополосной связи в сельских районах, недоступных для оптоволокна. Кольцо с 5 звеньями соединяет Нойдарт, северный берег озера Лох-Хурн и удаленное поселение в Килбеге с обратным рейсом от гэльского колледжа на острове Скай. Все звенья проходят над приливными водами; их длина варьируется от 1½ мили (2,5 км) до 12 миль (19 км).

Увеличение дальности другими способами

Специализированные каналы Wi-Fi

В большинстве стандартных маршрутизаторов Wi-Fi трех стандартов a, b и g достаточно. Но в Wi-Fi дальнего действия используются специальные технологии, чтобы получить максимальную отдачу от подключения Wi-Fi. Стандарт 802.11-2007 добавляет режимы OFDM 10 МГц и 5 МГц к стандарту 802.11a и увеличивает время защиты циклического префикса с 0,8 мкс до 3,2 мкс, что в четыре раза увеличивает защиту от многолучевых искажений. Некоторые общедоступные наборы микросхем 802.11a / g поддерживают «половинную тактовую частоту» и «четвертную частоту» OFDM, предусмотренную стандартом 2007 года, а продукты с частотами 4,9 и 5,0 ГГц доступны с полосой пропускания канала 10 МГц и 5 МГц. Вероятно, что некоторые наборы микросхем 802.11n D.20 также будут поддерживать «половинную синхронизацию» для использования в полосе пропускания канала 10 МГц, что вдвое превышает диапазон стандарта 802.11n.

802.11n и MIMO

Предварительная работа 802.11n стала доступна во многих маршрутизаторах в 2008 году. Эта технология может использовать несколько антенн для нацеливания на один или несколько источников для увеличения скорости. Это известно как MIMO , несколько входов и выходов. В ходе испытаний было заявлено, что увеличение скорости происходит только на коротких расстояниях, а не на больших расстояниях, необходимых для большинства соединений точка-точка. С другой стороны, использование двойных антенн с ортогональной полярностью вместе с набором микросхем MIMO 2x2 эффективно позволяет отправлять и принимать два независимых сигнала несущей по одному и тому же дальнему пути.

Увеличение мощности или повышение чувствительности приемника

Крышный усилитель Wi-Fi мощностью 1 Вт, питающий простую вертикальную антенну слева.

Другой способ увеличения дальности - использование усилителя мощности. Эти небольшие устройства, обычно известные как «усилители-расширители диапазона», обычно подают на антенну около 1 ⁄ 2 Вт мощности. Такие усилители могут увеличить дальность действия существующей сети более чем в пять раз. Каждые 3 дБ удваивают эффективную выходную мощность. Антенна, получающая мощность 1 Вт и усиление 6 дБ, будет иметь эффективную мощность 4 Вт.

Антенны с большим усилением и размещение адаптера

Направленные антенны специальной формы могут увеличить дальность передачи Wi-Fi без значительного увеличения мощности передачи. Антенна с высоким коэффициентом усиления может иметь множество конструкций, но все они позволяют передавать узкий луч сигнала на большее расстояние, чем ненаправленная антенна, часто сводя на нет близлежащие источники помех. Такие методы " WokFi " обычно дают выигрыш более чем на 10 дБ по сравнению с голой системой; Достаточно для дальности прямой видимости (LOS) в несколько километров (миль) и улучшения краевых участков.

Взлом протокола

Стандартные реализации протокола IEEE 802.11 могут быть изменены, чтобы сделать их более подходящими для использования на больших расстояниях, точка-точка, с риском нарушения взаимодействия с другими устройствами Wi-Fi и возникновения помех от передатчиков, расположенных рядом с антенной. Эти подходы используются в проекте TIER.

Помимо уровней мощности, также важно знать, как протокол 802.11 подтверждает каждый полученный кадр . Если подтверждение не получено, кадр передается повторно. По умолчанию максимальное расстояние между передатчиком и приемником составляет 1,6 км (1 милю). На больших расстояниях задержка приведет к повторной передаче. В стандартной прошивке для некоторого профессионального оборудования, такого как Cisco Aironet 1200, этот параметр можно настроить для оптимальной пропускной способности . OpenWrt , DD-WRT и все его производные также допускают такую настройку. В целом программное обеспечение с открытым исходным кодом значительно превосходит коммерческое встроенное ПО для всех целей, связанных со взломом протокола, поскольку философия состоит в том, чтобы раскрыть все возможности радиочипсета и позволить пользователю изменять их. Эта стратегия была особенно эффективна с маршрутизаторами начального уровня, такими как WRT54G, которые обладали отличными аппаратными функциями, которые коммерческая прошивка не поддерживала. По состоянию на 2011 год многие поставщики по-прежнему поддерживали только часть функций набора микросхем, которые разблокировали микропрограммы с открытым исходным кодом, и большинство поставщиков активно поощряют использование микропрограмм с открытым исходным кодом для взлома протоколов, отчасти для того, чтобы избежать трудностей, связанных с попыткой поддержки пользователей коммерческих микропрограмм, пытающихся это сделать. .

Фрагментация пакетов также может использоваться для повышения пропускной способности в условиях шума / перегрузки. Хотя фрагментация пакетов часто считается чем-то плохим и действительно увеличивает накладные расходы, снижая пропускную способность, иногда она необходима. Например, в ситуации перегрузки время эхо-запроса 30-байтовых пакетов может быть отличным, в то время как время пинга 1450-байтовых пакетов может быть очень низким с большой потерей пакетов. Разделение пакета пополам путем установки порога фрагментации на 750 может значительно улучшить пропускную способность. Порог фрагментации должен быть делением MTU , обычно 1500, поэтому должно быть 750, 500, 375 и т. Д. Однако чрезмерная фрагментация может усугубить проблему, поскольку увеличенные накладные расходы увеличат перегрузку.

Препятствия на пути к Wi-Fi на больших расстояниях

Методы, которые увеличивают радиус действия Wi-Fi-соединения, также могут сделать его хрупким и нестабильным из-за различных факторов, в том числе:

Вмешательство ландшафта

Препятствия - одна из самых больших проблем при настройке Wi-Fi дальнего действия. Деревья и леса ослабляют микроволновый сигнал, а холмы затрудняют распространение в прямой видимости . Дождь и мокрая листва могут еще больше уменьшить дальность действия при сильном дожде.

В городе здания будут влиять на целостность, скорость и возможность подключения. Стальные рамы и листовой металл в стенах или крышах могут частично или полностью отражать радиосигналы, вызывая потерю сигнала или проблемы с многолучевым распространением. Бетонные или оштукатуренные стены значительно поглощают микроволновые сигналы, уменьшая общий сигнал. Больницам с их чрезмерным экранированием может потребоваться тщательное планирование для создания жизнеспособной сети.

Приливное замирание

Когда беспроводные соединения точка-точка пересекают приливные устья или архипелаги, многолучевые помехи от отражений над приливной водой могут быть значительно разрушительными. В проекте Тегола используется метод медленной скачкообразной перестройки частоты для смягчения приливных замираний.

Помехи 2,4 ГГц

Микроволновые печи в жилых домах преобладают в диапазоне 2,4 ГГц и вызывают "нарушения времени приема пищи" минимального уровня шума . Есть много других источников помех, которые создают серьезное препятствие для использования на больших расстояниях в населенных пунктах. Домашние беспроводные телефоны, концентраторы USB 3.0, радионяни, беспроводные камеры, устройства дистанционного управления автомобилем и устройства Bluetooth могут передавать данные в диапазоне 2,4 ГГц.

Из-за предполагаемого характера диапазона 2,4 ГГц у этого диапазона много пользователей, потенциально с десятками устройств на семью. По самой своей природе «дальний» означает антенную систему, которая может видеть многие из этих устройств, которые при сложении создают очень высокий минимальный уровень шума, в результате чего ни один сигнал не может быть использован, но, тем не менее, все еще принимается. Целью системы дальнего действия является создание системы, которая обеспечивает избыточное усиление этих сигналов и / или использует направленные антенны, чтобы приемник не «видел» эти устройства, тем самым снижая минимальный уровень шума.

Известные ссылки

Италия

Самая длинная линия Wi-Fi без усиления - 304 км, достигнутая CISAR (Итальянский центр радиодеятельности). Новый мировой рекорд в области беспроводного широкополосного доступа на большие расстояния.

ссылка впервые установлена 7 мая 2016 г. и 8 мая 2016 г.
он кажется постоянным от Монте-Амиата (Тоскана) до Монте-Лимбара (Сардиния)
частота: 5765 МГц
IEEE 802.11a (Wi-Fi), полоса пропускания 50 МГц
скорость передачи данных: до 356,33 Мбит / с
Радио: радиостанции Ubiquiti Networks AF-5X
Беспроводные маршрутизаторы: Ubiquiti airFiber
Протяженность: 304 км.
Антенна 120 см (4 фута) с волноводом ручной работы. Приблизительно 35 дБи

Венесуэла

Еще одно примечательное соединение Wi-Fi без усиления - это соединение длиной 279 км (173 мили), достигнутое Фондом латиноамериканской сетевой школы.

Пико-дель-Агила - Эль-Бауль Линк.
частота: 2412 МГц
ссылка установлена в 2006 году
IEEE 802.11 (Wi-Fi), канал 1, полоса пропускания 22 МГц
Беспроводные маршрутизаторы: Linksys WRT54G , прошивка OpenWrt в Эль-Агила и прошивка DD-WRT в Эль-Бауле.
Длина: 279 км.
На обоих концах использовались параболические тарелочные антенны, переработанные со спутниковой связи.
На площадке Эль-Агила отражатель из алюминиевой сетки диаметром 2,74 м (9 футов) с центральной подачей, на Эль-Бауле - сплошной отражатель из стекловолокна со смещенной подачей, 2,44 на 2,74 м (8 на 9 футов). На обоих концах подача составляла 12 дБи Яги .
Маршрутизаторы серии Linksys WRT54G снабжали антенны короткими кабелями LMR400, поэтому эффективное усиление всей антенны оценивается примерно в 30 дБи .
Это самая большая известная дальность, достигнутая с помощью этой технологии, улучшая предыдущий рекорд США в 201 км (125 миль), достигнутый в прошлом году в США. Шведское космическое агентство достигло 315 км (196 миль), но с использованием 6-ваттных усилителей для достижения накладных расходов. стратосферный шар .

В Лорето , в районе джунглей Перу, находится самая длинная в мире многозвенная сеть на основе Wi-Fi. Эта сеть была реализована Исследовательской группой сельских телекоммуникаций Папского католического университета Перу (GTR PUCP). Сеть Wi-Fi проходит через множество маленьких деревень и занимает семнадцать переходов, чтобы преодолеть все расстояние. Он начинается в медпункте Кабо-Пантоха и заканчивается в центре города Икитос . Его длина составляет около 445 км (275 миль). Зона вмешательства была создана в низменных джунглях на высоте менее 500 метров (1600 футов) над уровнем моря. Это ровная зона, поэтому GTR PUCP установила башни средней высотой 80 метров (260 футов).

[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. Это справедливо даже с учетом того, что у точки обычно лучше чувствительность приема — смотрите под спойлером. Опять же, речь идет не о дальности, а о симметрии.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.

Обоснование (для тех, кому интересны подробности):

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.

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 означать 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

D = (17 — 20) — (-76 +65) = 3 — 11 = -7dB.

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

[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.

2. Раз уж речь зашла о каналах…

Всем известны «непересекающиеся» каналы 1/6/11. Так вот, они пересекаются! Потому, что Wi-Fi, как было упомянуто раньше, технология широкополосная и полностью сдержать сигнал в рамках канала невозможно. Приведенные ниже иллюстрации демонстрируют эффект для 802.11n OFDM (HT). На первой иллюстрации изображена спектральная маска 802.11n OFDM (HT) для 20МГц канала в 2.4ГГц (взята прямо из стандарта). По вертикали — мощность, по горизонтали — частота (смещение от центральной частоты канала). На второй иллюстрации я наложил спектральные маски каналов 1,6,11 с учетом соседства. Из этих иллюстраций мы сделаем два важных вывода.

[2.1] Все считают, что ширина канала — 22МГц (так и есть). Но, как показывает иллюстрация, сигнал на этом не заканчивается, и даже непересекающиеся каналы таки перекрываются: 1/6 и 6/11 — на

-36dBr, 1/13 — на -45dBr.
Попытка поставить две точки доступа, настроенные на соседние «неперекрывающиеся» каналы, близко друг от друга приведет к тому, что каждая из них будет создавать соседке помеху в 20dBm – 20dB – 50dB [которые добавим на потери распространения сигнала на малое расстояние и небольшую стенку] =-50dBm! Такой уровень шума способен целиком забить любой полезный Wi-Fi сигнал из соседней комнаты, или блокировать ваши коммуникации целиком!

В 802.11 используется метод доступа к среде CSMA/CA (обычно, по методу EDCA/HCF, кому интересно, читайте про 802.11e). Для определения занятости канала используется механизм CCA (Clear Channell Assesment). Вот выдержка из стандарта:
The receiver shall hold the CCA signal busy for any signal 20 dB or more above the minimum modulation and coding rate sensitivity (–82 + 20 = –62 dBm) in the 20 MHz channel.
Соответственно станция (точка или клиент) считает эфир занятым, если слышит сигнал -62dBm и выше, независимо то того, велась ли передача на том же канале, на соседнем, или это вообще микроволновка работает. В случае клиента все еще не так плохо, но если у вас помеха в >=-62dBm в районе точки — будет страдать вся ячейка. По той же причине все серьезные вендоры просто не выпускают dual-radio ТД, в которых оба модуля могут работать в 2.4 одновременно: легче запретить, чем каждый раз объяснять, что не «ВендорХ — гавно», а «учите матчасть».

Вывод: если вы поставите точку рядом со стеной, а ваш сосед – с другой стороны стены, его точка на соседнем «неперекрывающемся» канале все равно может доставлять вам серьезные проблемы. Попробуйте посчитать значения помехи для каналов 1/11 и 1/13 и сделать выводы самостоятельно.
Аналогично, некоторые стараются «уплотнить» покрытие, устанавливая две точки настроенные на разные каналы друг на друга стопкой — думаю, уже не надо объяснять, что будет (исключением тут будет грамотное экранирование и грамотное разнесение антенн — все возможно, если знать как).

[2.2] Второй интересный аспект – это попытки чуть более продвинутых пользователей «убежать» между стандартными каналами 1/6/11. Опять же, логика проста: «Я между каналами словлю меньше помех». По факту, помех, обычно, ловится не меньше, а больше. Раньше вы страдали по полной только от одного соседа (на том же канале, что и вы). Но это были помехи не первого уровня OSI (интерференция), а второго – коллизии — т.к. ваша точка делила с соседом коллизионный домен и цивилизованно соседствовала на MAC-уровне. Теперь вы ловите интерференцию (Layer1) от двух соседей с обеих сторон.
В итоге, delay и jitter, может, и попытались немного уменьшиться (т.к. коллизий теперь как бы нет), но зато уменьшилось и соотношение сигнал/шум. А с ним уменьшились и скорости (т.к. каждая скорость требует некоторого минимального SNR — об этом в [3.1]) и процент годных фреймов (т.к. уменьшился запас по SNR, увеличилась чувствительность к случайным всплескам интерференции). Как следствие, обычно, возростает retransmit rate, delay, jitter, уменьшается пропускная способность.
Кроме того, при значительном перекрытии каналов таки возможно корректно принять фрейм с соседнего канала (если соотношение сигнал/шум позволяет) и таки получить коллизию. А при помехе выше -62dBm вышеупомянутый механизм CCA просто не даст воспользоваться каналом. Это только усугубляет ситуацию и негативно влияет на пропускную способность.
Вывод: не старайтесь использовать нестандартные каналы, не просчитав последствий, и отговаривайте от этого соседей. В общем, то же, что и с мощностью: отговаривайте соседей врубать точки на полную мощность на нестандартных каналах – будет меньше интерференции и коллизий у всех. Как просчитать последствия станет понятно из [3].

[2.3] По примерно тем же причинам не стоит ставить точку доступа у окна, если только вы не планируете пользоваться/раздавать Wi-Fi во дворе. Толку от того, что ваша точка будет светить вдаль, вам лично никакого – зато будете собирать коллизии и шум от всех соседей в прямой видимости. И сами к захламленности эфира добавите. Особенно в многоквартирных домах, построенных зигзагами, где окна соседей смотрят друг на друга с расстояния в 20-30м. Соседям с точками на подоконниках принесите свинцовой краски на окна… :)

[2.4][UPD] Также, для 802.11n актуален вопрос 40MHz каналов. Моя рекоммендация — включать 40MHz в режим «авто» в 5GHz, и не включать («20MHz only») в 2.4GHz (исключение — полное отсутствие соседей). Причина в том, что в присутствии 20MHz-соседей вы с большой долей вероятности получите помеху на одной из половин 40MHz-канала + включится режим совместимости 40/20MHz. Конечно, можно жестко зафиксировать 40MHz (если все ваши клиенты его поддерживают), но помеха все равно останется. Как по мне, лучше стабильные 75Mbps на поток, чем нестабильные 150. Опять же, возможны исключения — применима логика из [3.4]. Подробности можно почитать в этой ветке комментариев (вначале прочтите [3.4]).

3. Раз уж речь зашла о скоростях…

[3.1] Уже несколько раз мы упоминали скорости (rate/MCS — не throughput) в связке с SNR. Ниже приведена таблица необходимых SNR для рейтов/MCS, составленная мной по материалам стандарта. Собственно, именно поэтому для более высоких скоростей чувствительность приемника меньше, как мы заметили в [1.1].

В сетях 802.11n/MIMO благодаря MRC и другим многоантенным ухищрениям нужный SNR можно получить и при более низком входном сигнале. Обычно, это отражено в значениях чувствительности в datasheet'ах.
Отсюда, кстати, можно сделать еще один вывод: эффективный размер (и форма) зоны покрытия зависит от выбранной скорости (rate/MCS). Это важно учитывать в своих ожиданиях и при планировании сети.

[3.2] Этот пункт может оказаться неосуществимым для владельцев точек доступа с совсем простыми прошивками, которые не позволяют выставлять Basic и Supported Rates. Как уже было сказано выше, скорость (rate) зависит от соотношения сигнал/шум. Если, скажем, 54Mbps требует SNR в 25dB, а 2Mbps требует 6dB, то понятно, что фреймы, отправленные на скорости 2Mbps «пролетят» дальше, т.е. их можно декодировать с большего расстояния, чем более скоростные фреймы. Тут мы и приходим к Basic Rates: все служебные фреймы, а также броадкасты (если точка не поддерживает BCast/MCast acceleration и его разновидности), отправляются на самой нижней Basic Rate. А это значит, что вашу сеть будет видно за многие кварталы. Вот пример (спасибо Motorola AirDefense).

Опять же, это добавляет к рассмотренной в [2.2] картине коллизий: как для ситуации с соседями на том же канале, так и для ситуации с соседями на близких перекрывающихся каналах. Кроме того, фреймы ACK (которые отправляются в ответ на любой unicast пакет) тоже ходят на минимальной Basic Rate (если точка не поддерживает их акселерацию)

Предположим, ваша точка работает в 802.11 со всеми MCS. Она вам шлет фрейм на MCS7 (65.5 Mbps) а вы ей в ответ ACK на MCS0 (6.5Mbps). Убрав поддержку, скажем, MCS0-3, вы будете посылать ACKи на MCS4 (39Mbps) — в 6 раз быстрее, чем на MCS0. Таким нехитрым приемом мы только что сократили гарантированную задержку в сети, что приятно, если хочется низких пингов в играх и ровного голоса/видеоконференций.

Вывод: отключайте низкие скорости – и у вас, и у соседей сеть станет работать быстрее. У вас – за счет того, что весь служебный трафик резко начнет ходить быстрее, у соседей – за счет того, что вы теперь для них не создаете коллизий (правда, вы все еще создаете для них интерференцию — сигнал никуда не делся — но обычно достаточно низкую). Если убедите соседей сделать то же самое – у вас сеть будет работать еще быстрее.

[3.3] Понятно, что при отключении низких скоростей подключиться к точке можно будет только в зоне более сильного сигнала (требования к SNR стали выше), что ведет к уменьшению эффективного покрытия. Равно как и в случае с понижением мощности. Но тут уж вам решать, что вам нужно: максимальное покрытие или быстрая и стабильная связь. Используя табличку и datasheet'ы производителя точки и клиентов почти всегда можно достичь приемлемого баланса.

[3.4] Еще одним интересным вопросом являются режимы совместимости (т.н. “Protection Modes”). В настоящее время есть режим совместимости b-g (ERP Protection) и a/g-n (HT Protection). В любом случае скорость падает. На то, насколько она падает, влияет куча факторов (тут еще на две статьи материала хватит), я обычно просто говорю, что скорость падает примерно на треть. При этом, если у вас точка 802.11n и клиент 802.11n, но у соседа за стеной точка g, и его трафик долетает до вас – ваша точка точно так же свалится в режим совместимости, ибо того требует стандарт. Особенно приятно, если ваш сосед – самоделкин и ваяет что-то на основе передатчика 802.11b. :) Что делать? Так же, как и с уходом на нестандартные каналы – оценить, что для вас существеннее: коллизии (L2) или интерференция (L1). Если уровень сигнала от соседа относительно низок, переключайте точки в режим чистого 802.11n (Greenfield): возможно, понизится максимальная пропускная способность (снизится SNR), но трафик будет ходить равномернее из-за избавления от избыточных коллизий, пачек защитных фреймов и переключения модуляций. В противном случае – лучше терпеть и поговорить с соседом на предмет мощности/перемещения ТД. Ну, или отражатель поставить… Да, и не ставьте точку на окно! :)

[3.5] Другой вариант – переезжать в 5 ГГц, там воздух чище: каналов больше, шума меньше, сигнал ослабляется быстрее, да и банально точки стоят дороже, а значит – их меньше. Многие покупают dual radio точку, настраивают 802.11n Greenfield в 5 ГГц и 802.11g/n в 2.4 ГГц для гостей и всяких гаджетов, которым скорость все равно не нужна. Да и безопаснее так: у большинства script kiddies нет денег на дорогие игрушки с поддержкой 5 ГГц.
Для 5 ГГц следует помнить, что надежно работают только 4 канала: 36/40/44/48 (для Европы, для США есть еще 5). На остальных включен режим сосуществования с радарами (DFS). В итоге, связь может периодически пропадать.

4. Раз уж речь зашла о безопасности…

Упомянем некоторые интересные аспекты и здесь.
[4.1] Какой должна быть длина PSK? Вот выдержка из текста стандарта 802.11-2012, секция M4.1:
Keys derived from the pass phrase provide relatively low levels of security, especially with keys generated form short passwords, since they are subject to dictionary attack. Use of the key hash is recommended only where it is impractical to make use of a stronger form of user authentication. A key generated from a passphrase of less than about 20 characters is unlikely to deter attacks.
Вывод: ну, у кого пароль к домашней точке состоит из 20+ символов? :)

[4.2] Почему моя точка 802.11n не «разгоняется» выше скоростей a/g? И какое отношение это имеет к безопасности?
Стандарт 802.11n поддерживает только два режима шифрования: CCMP и None. Сертификация Wi-Fi 802.11n Compatible требует, чтобы при включении TKIP на радио точка переставала поддерживать все новые скоростные режимы 802.11n, оставляя лишь скорости 802.11a/b/g. В некоторых случаях можно видеть ассоциации на более высоких рейтах, но пропускная способность все равно будет низкой. Вывод: забываем про TKIP – он все равно будет запрещен с 2014 года (планы Wi-Fi Alliance).

[4.3] Стоит ли прятать (E)SSID? (это уже более известная тема)

Во-первых, следует понимать, что при сокрытии ESSID ваша точка не исчезает из эфира. Она точно так же старательно шлет beacon’ы, просто не указывая в них ESSID. И этот ESSID перестанет быть скрытым, как только к точке попытается подключиться клиент (который для успешного подключения обязан правильно указать ESSID). В этот момент ловится привязка ESSID к BSSID – и игра в прятки заканчивается. Процесс можно ускорить, отстрелив существующего клиента фреймом диссоциации (disassociation). Так что пользы от этого сокрытия никакой. Вывод: эффективность прятания SSID примерно равна эффективности прятания текста под спойлером.
Тем не менее прятать стоит – вреда от этого тоже никакого. Но тут есть два важных исключения: устройства с кривыми драйверами (Apple IOS, например, имеет ряд забавных косяков, связанных с сохраненными профилями скрытых сетей) которые не могут уверенно подключаться к скрытым ESSID. Также, компьютеры под управлением Windows XP с WZC – эти постоянно ищут приключений сконфигуренные на клиенте сети со скрытыми SSID, чем не только выдают их имена, но еще и напрашиваются на атаки evil twin.

5. Всякая всячина.

[5.1] Немного о MIMO. Почему-то по сей день я сталкиваюсь с формулировками типа 2x2 MIMO или 3x3 MIMO. К сожалению, для 802.11n эта формулировка малополезна, т.к. важно знать еще количество пространственных потоков (Spatial Streams). Точка 2x2 MIMO может поддерживать только один SS, и не поднимется выше 150Mbps. Точка с 3x3 MIMO может поддерживать 2SS, ограничиваясь лишь 300Mbps. Полная формула MIMO выглядит так: TX x RX: SS. Понятно, что количество SS не может быть больше min (TX, RX). Таким образом, приведенные выше точки будут записаны как 2x2:1 и 3x3:2. Многие беспроводные клиенты реализуют 1x2:1 MIMO (смартфоны, планшеты, дешевые ноутбуки) или 2x3:2 MIMO. Так что бесполезно ожидать скорости 450Mbps от точки доступа 3x3:3 при работе с клиентом 1x2:1. Тем не менее, покупать точку типа 2x3:2 все равно стоит, т.к. большее количество принимающих антенн добавляет точке чувствительности (MRC Gain). Чем больше разница между количеством принимающих антенн точки и количеством передающих антенн клиента — тем больше выигрыш (если на пальцах). Однако, в игру вступает multipath.

[5.2] Как известно, multipath для сетей 802.11a/b/g – зло. Точка доступа, поставленная антенной в угол, может работать не самым лучшим образом, а выдвинутая из этого угла на 20-30см может показать значительно лучший результат. Аналогично для клиентов, помещений со сложной планировкой, кучей металлических предметов и т.д.
Для сетей MIMO с MRC и в особенности для работы нескольких SS (и следовательно, для получения высоких скоростей) multipath – необходимое условие. Ибо, если его не будет – создать несколько пространственных потоков не получится. Предсказывать что-либо без специальных инструментов планирования здесь сложно, да и с ними непросто. Вот пример рассчетов из Motorola LANPlanner, но однозначный ответ тут может дать только радиоразведка и тестирование.

Создать благоприятную multipath-обстановку для работы трех SS сложнее, чем для работы двух SS. Поэтому новомодные точки 3x3:3 работают с максимальной производительностью обычно лишь в небольшом радиусе, да и то не всегда. Вот красноречивый пример от HP (если копнуть глубже в материалы анонса их первой точки 3x3:3 — MSM460)

WD, дочерняя компания фирмы Western Digital, представила устройство My Net Wi-Fi Range Extender, позволяющее расширить область покрытия беспроводной домашней сети на участки дома, изначально находящиеся вне зоны действия этой сети. Являясь продолжением первой линейки беспроводного оборудования для организации домашних сетей, к которой относятся двухдиапазонные роутеры семейства My Net для передачи медиа-данных высокого качества (HD), устройство My Net Wi-Fi Range Extender предоставляет быструю и более надежную беспроводную связь для компьютеров, смартфонов, планшетов, игровых консолей, медиаплееров, Smart-телевизоров и прочего Wi-Fi оборудования, до которого сигнал домашней сети доходит слишком ослабленным.

Непревзойденная мощность My Net Wi-Fi Range Extender достигается благодаря антенной решетке 3×3 MIMO (Multiple Input, Multiple Output), тогда как в продукции конкурентов обычно используется матрица 2×2. Это позволит потребителям существенно расширить область действия сигнала своих Wi-Fi маршрутизаторов или шлюзов, при этом они смогут наслаждаться просмотром потокового видео высокой четкости, играть в сетевые игры и осуществлять видео-звонки по беспроводному каналу с самой высокой скоростью, которая только предусматривается стандартом Wireless-N. У этого расширителя области покрытия имеется также порт Gigabit Ethernet, что позволяет организовать высокоскоростное Интернет-соединение для удаленных развлекательных устройств, обладающих возможностью лишь проводного подключения.

Процесс настройки My Net Wi-Fi Range Extender очень прост и проходит в два этапа, при этом не требуется установочный диск или специальное программное обеспечение. Потребители могут воспользоваться Wi-Fi Protected Setup (WPS) для соединения этого расширителя с их домашней сетью с помощью нажатия одной кнопки. Затем, ориентируясь по светящейся шкале расположенного на передней панели расширителя индикатора уровня сигнала Wi-Fi, они смогут определить в доме место с оптимальным качеством связи. Если на My Net Wi-Fi Range Extender загорелись все индикационные лампочки, то это означает, что устройство находится в точке, где оно будет работать максимально эффективно. My Net Wi-Fi Range Extender совместим со всеми сертифицированными маршрутизаторами и шлюзами, а также со всеми стандартами Wi-Fi, от 802.11a до 802.11ac.

Читайте также: