Почему режется скорость Интернета по WiFi: Бесплатные советы как ускорить передачу данных. Wi-Fi: неочевидные нюансы (на примере домашней сети) Полоса пропускания wifi 20 или 40

Реализация Wi-Fi 802.11n в современных телефонах и планшетах оставляет желать много лучшего. Новые стандарты 802.11ac и 802.11ad обещают в перспективе гигабитные скорости и обсуждаются не первый год. Broadcom и другие компании с середины 2012 г. предлагают производителям соответствующие наборы микросхем. Когда же их начнут внедрять и какие устройства получат поддержку скоростных версий Wi-Fi первыми?

Хитрости в реализации 802.11n

История перехода на новые стандарты повторяется на удивление точно. Одним из первых смартфонов в России с поддержкой черновой версии 802.11n стал HTC HD2, появившийся в 2009 году. Его скорость была лишь чуть выше, чем у смартфонов с Wi-Fi версии «g». Она соответствовала минимальной реализации версии «n» и заставляла горько усмехаться, вспоминая обещанные 600 Мбит/с. Прошли годы, окончательную версию стандарта давно утвердили, но всё осталось по-прежнему.

До сих пор большинство мобильных устройств поддерживают стандарт 802.11n в его минимальном варианте. Один канал шириной 20 МГц на частоте 2,4 ГГц – и всё. Это ограничивает теоретический предел скорости величиной 72 Мбит/с. В реальных условиях фактически демонстрируемые скорости оказываются и того меньше.

Реальная скорость подключения по Wi-Fi (изображение: anandtech.com)

Обратите внимание: версия “g” и даже “а” выглядит на практике вполне конкурентноспособной по сравнению с урезанными вариантами Wi-Fi “n”. Маркетологи же любят делать отсылки к верхнему порогу стандарта – пресловутым 600 Мбит/с. Их можно было бы достичь при использовании четырёх каналов шириной по 40 МГц на частоте 5 ГГц, но такой вариант редко встречается даже в роутерах. Большинство мобильных устройств использует один или два приёмопередатчика – каждый со своей антенной. Только в единичных ноутбуках (например, MacBook Pro) можно встретить три. Соответственно, максимальная скорость составляет 3 x 150 = 450 Мбит/с. Думаю, в мире нет ни одного смартфона или планшета с тремя или четырьмя антеннами.

Реальная скорость передачи данных по Wi-Fi – продолжение (изображение: anandtech.com)

Совсем недавно некоторые модели смартфонов стали поддерживать скорость 150 Мбит/с. На MWC 2013 был Huawei Ascend P2 – смартфон среднего класса с двумя антеннами Wi-Fi, что преподносилось как выгодное отличие. Чуть ранее подобным образом представили Ascend Mate. Однако помимо удвоения узких каналов можно увеличить ширину единственного до 40 МГц, и результат получится тот же самый – 150 Мбит/с.

Примечательно, что от цены устройства скорость Wi-Fi не зависит. Работать по Wi-Fi “n” вдвое быстрее большинства других умеет не только iPhone 5 и Huawei Ascend Mate, но и бюджетный Philips W626. Проблема ещё и в том, что производители обычно никак не указывают особенности конкретной модели. В спецификациях везде пишут “802.11 b/g/n” без каких-либо уточнений.

Версия “ad” как конкурент Bluetooth

C Wi-Fi следующих стандартов ситуация ещё интереснее. Вопреки обозначению, 802.11ad (WiGig) не будет преемником 802.11ac. Этот параллельно развивающийся стандарт создан с нуля и вскоре, вероятно, заменит Bluetooth. Его задачей ставится высокоскоростная беспроводная связь на малых расстояниях. В таблице ниже представлены некоторые особенности реализации и теоретические пределы скорости для разных версий Wi-Fi при использовании одного канала.

Ориентировочно стандарт 802.11ad будет лимитирован скоростью до 7 Гбит/с, но рассматривается и возможность её дальнейшего увеличения. В силу особенностей распространения высокочастотного сигнала, устройства должны находиться в прямой видимости и в пределах нескольких метров друг от друга. В отличие от 802.11ac, WiGig не поддерживает обратную совместимость с другими версиями Wi-Fi, так как его рабочая частота составляет 60 ГГц.

Версия “ac” – ожидания и опасения

Версию “n” к середине года начнёт вытеснять 802.11ac. Его разрабатывали с 2008 г. и последняя черновая версия была объявлена только через пять лет. Сейчас готовность стандарта оценивается как 95%, чтобы это ни значило. Не дожидаясь окончательного официального утверждения, производители начали выпускать соответствующие микросхемы год назад. Практика показала, что такой подход был более чем оправдан в случае версии “n”. Аппаратная платформа не подвергалась модификации, а программные изменения легко внести, выпустив обновление прошивки. Одной из первых модуль для работы по стандарту 802.11ac (обратно совместимый с b/g/n) выпустила компания TriQuint. Появившийся в середине 2012 года чип TQP6M0917 имеет габариты 4 х 4 х 0,5 мм, что позволяет использовать его в мобильной технике.

По мнению представителей другой крупной компании, производящей наборы микросхем для модулей связи (Broadcom), первые устройства с поддержкой 802.11ac массово появятся ко второй половине 2013 г. С такой оценкой согласны и представители Qualcomm. Традиционно первыми будут маршрутизаторы и сетевые адаптеры. Смартфоны и планшеты с 802.11ac станут привычными несколько позже, но их отдельные представители поступят в продажу уже в самое ближайшее время.

Скоростной Wi-Fi пятого поколения ожидается в iPhone 5S (символично) и всех смартфонах на платформе Qualcomm Snapdragon 800. По аналогии с историей внедрения версии «n», скорее всего, речь идёт о базовой реализации и одноканальных решениях. В зависимости от ширины канала (от 80 до 160 МГц) скорость новых смартфонов по Wi-Fi будет ограничена теоретическим пределом в 433 или 866 Мбит/с.

На скорости 433 Мбит/с будут подключаться смартфоны с чипами Broadcom BCM4335, Redpine Signals RS9117 и Qualcomm Atheros WCN3680. Более высокие скорости пока анонсированы только в чипах для ноутбуков и маршрутизаторов.

Обратная совместимость оставляет ещё одну лазейку для недобросовестного маркетинга. Устройство с поддержкой черновой версии 802.11ac может использовать привычную сейчас ширину канала в 20 и 40 МГц. При такой формальной реализации скоростная планка опустится ниже минимальных 433 Мбит/с.

Среди других важных особенностей стандарта отмечается методика улучшения качества связи Beamforming. Она позволяет учесть разницу фаз переотражённых сигналов и компенсировать возникающие потери скорости. К сожалению, Beamforming предполагает использование нескольких антенн, что пока ограничивает область его применения ноутбуками.

Предполагается, что в ряде сценариев использования новый стандарт увеличит время автономной работы. Передавая тот же объём данных быстрее, чип сможет раньше переходить в режим пониженного энергопотребления.

Как видно из представленных примеров, технически ничто не мешает увеличить скорость передачи данных по Wi-Fi уже сейчас. Для этого не требуется внедрять новые стандарты – потенциал существующей версии “n” в мобильных устройствах не раскрыт и наполовину. Если для вас критична скорость, попробуйте проверить смартфон или планшет, подключив его к приличному роутеру.

Гораздо чаще, чем хотелось бы, пользователи сталкиваются с проблемой падения скорости доступа в Интернет. С чем это связано – причин очень много, и в данной статье рассмотрим несколько наиболее частых и легко решаемых причин падения скорости, а также затронем тему, как увеличить скорость роутера.

Но перед определением причин у вас должны быть выполнены некоторые требования, а именно устройство должен быть в зоне видимости, чтобы видеть индикаторные светодиоды, и у вас должен быть действующий логин и пароль для входа в меню настроек. Узнаем, для чего это необходимо.

Несанкционированные подключения

Очень частая проблема падения скорости, когда к вашей беспроводной Wi-Fi сети подключаются любители халявы. Это, конечно, при условии, что вы установили пароль на подключение. Если это так и есть – самое время его установить.

Для этого заходим в настройки роутера, и переходим в меню «Беспроводной режим», «Защита».

Установка пароля Wi-Fi

Пароль вводим в поле «Пароль PSK», и чем сложнее и длиннее пароль, тем сложнее его взломать. При это нужно помнить, что он не может быть короче восьми символов, и букв, отличных от английского языка и цифр.

Сохраняем настройки, на этом защита Wi-Fi завершена. Если при этом скорость не пришла в норму, то есть не увеличилась, то читаем дальше.

Взлом пароля Wi-Fi

Есть народная мудрость – абсолютной защиты не существует. Раз есть пароль, значит его можно взломать. К сожалению, Wi-Fi не является исключением, и есть ряд программ для взлома ключа (о них в данной статье речи не будет). Чтобы определить, не взломал ли сосед наш пароль, и не является ли причиной падения скорости, существует как минимум два способа.

Способ первый – посмотреть внимательно на индикаторные огоньки передней панели роутера.

Индикаторы на передней панели

Нас интересует индикатор WLAN – активность беспроводной сети. При этом отключаем все наши беспроводные устройства (компьютер, ноутбук, смартфон и все остальное), одним словом – Wi-Fi не используем. Если при этом индикатор продолжает мигать, значит роутер продолжает передавать кому-то данные, а это значит, что кто-то все-таки к нам подключен. Разберемся, кто это такой, через меню настроек.

Возвращаемся в меню настроек, переходим в меню «Статус», далее подменю «LAN клиенты».

Клиенты беспроводной сети

Данный список должен быть пустым, так как наши все беспроводные устройства отключены, и никто к роутеру не подключен. Если в списке есть подключения, то факт взлома на лицо – к вам кто-то подключен.

В таком случае можно сделать хитрый ход – открыть доступ к вай-фай сети (пароль все равно не спасает), но настроить фильтр по mac-адресам, в список которого прописать все физические адреса только наших устройств. Переходим в меню «Wi-Fi», далее подменю «MAC-фильтр».

Список доверенных mac-адресов

Сформировав список физических адресов, переходим во вкладку «Режим фильтра».

Режим mac-фильтра

И ставим режим «Разрешен». Все, теперь маршрутизатор будет работать только с устройствами, адрес которых есть в данном списке, всех остальных игнорируя. Пароль теперь даже не требуется.

Расположение маршрутизатора

Многие уверены, что если роутер беспроводной, то его можно разместить в любом месте, и сигнал будет распространяться без проблем при любых условиях. Но после перестановки мебели в квартире и, соответственно, «переезду» роутера в другой угол комнаты, вдруг упала и скорость Интернета. В такой ситуации очень вероятно просто не лучшее расположение роутера.

Проверьте следующее:

Не слишком ли большое расстояние между компьютером и маршрутизатором. Чем слабее приемный сигнал, тем ниже скорость передачи;
Нет ли между ними препятствий в виде несущих металлизированных стен, металлических листов. Любой металл очень сильно искажает радио сигнал;
Проверьте антенну. Если антенна съемная – снимите ее, почистите гнездо подключения антенны, поставьте ее на место. Так же имеет смысл приобрести антенну с более высоким коэффициентом усиления (дБи). Например – если у вас коэффициент 2 дБи, то купить на 5 дБи;
Нет ли между компьютером и роутером радио телефонов, микроволновых печей, блютуз устройств. Дело в том, что вышеперечисленные устройства также излучают радиоволны с частотой 2,4 ГГц, что создает помеху нашей сети.

Смена канала

Если с этими условиями проблем нет, то стоит попробовать сменить радио канал. Делается это в меню настроек «Wi-Fi», в основных настройках.

Смена канала Wi-Fi

По умолчанию обычно в графе «Канал» стоит значение «Авто», то есть маршрутизатор сам выбираем наиболее свободный канал. Но он не всегда адекватно это делает, и выбирает далеко не самый лучший вариант. Попробуйте вручную поэкспериментировать с каналами, может найдете самый свободный, и при удачном стечении скорость заметно увеличится.

Также стоит обратить на стандарт беспроводной сети – он должен быть не ниже «N» (Если, конечно, роутер его поддерживает).

Настройка режима Wi-Fi

Если выбирает режим смешивания, то там должен присутствовать режим «n» (150 Мбит/с для устройств с одной антенной).

Изменение ширины канала

Многие, но далеко не все, маршрутизаторы позволяют пользователю изменять ширину канала – 20МГц или 40МГц.

Выбор ширины Wi-Fi канала

Даже если у вас стоит значение 40, то все равно попробуйте поменять на значение 20.

Следует помнить, что ширина в 40 МГц увеличивает скорость только при хорошем устойчивом уровне сигнала! Если связь роутера и компьютера плохая, что увеличение ширины канала может наоборот еще больше ухудшить положение!

Если у вас старенький роутер, с слабым процессором, то стоить помнить, что весь поток информации, проходящий через роутер, обязательно анализируется, и такой сервис, как фаервол, может очень сильно задерживать поток.

Для эксперимента попробуйте его отключить. Делается это в меню «Безопасность».

Фаервол роутера

Ищем подгруппу «Firewall» и выбираем значение «Disable» (отключить).

Линия, провайдер

Ну и наконец, вина возможна вовсе не в роутере, а в проводах, идущих от провайдера к вашей квартире. Для выяснения, так это или нет, необходимо позвонить в службу поддержки провайдера и вызвать мастера, который произведет замеры состояния линии. Возможно, где-то неплотный контакт, либо в магистраль попала влага, и без ремонта линии в данном случае ничего не сделать.

На последок видео о мифах, что при помощи жестяных банок можно увеличить уровень сигнала:

Думаю, не ошибусь сильно, если у большинства из нас подключение к интернету выглядит следующим образом: есть некоторый довольно скоростной проводной канал до квартиры (сейчас уже и гигабит не редкость), а в квартире его встречает роутер, который раздаёт этот интернет клиентам, выдавая им «чёрный» ip и осуществляя трансляцию адресов.

Довольно часто наблюдается странная ситуация: при скоростном проводе, с роутера раздаётся совсем узенький wifi-канал, не загружающий и половины провода. При этом, хотя формально Wi-Fi, особенно в его ac-версии поддерживает какие-то огромные скорости, при проверке оказывается, что либо Wi-Fi подключается на меньшей скорости, либо подключается, но не выдаёт скорости на практике, либо теряет пакеты, либо всё вместе.

В какой-то момент и я столкнулся с похожей проблемой, и решил настроить свой Wi-Fi по-человечески. На удивление, это заняло примерно в 40 раз дольше, чем я ожидал. Вдобавок, как-то так случилось, что все инструкции по настройке Wi-Fi, которые я находил, сходились к одному из двух видов: в первом предлагали поставить роутер повыше и выпрямить антенну, для чтения второго же мне не хватало честного понимания алгоритмов пространственного мультиплексирования.

Собственно, эта заметка - это попытка заполнить пробел в инструкциях. Я сразу скажу, что задача до конца не решена, несмотря на приличный прогресс, стабильность подключения всё ещё могла бы быть лучше, поэтому я был бы рад услышать комментарии коллег по описанной тематике.

Глава 1:

Итак, постановка задачи

Wifi-роутер, предложенный провайдером, перестал справлять со своими обязанностями: наблюдаются длительные (30 секунд и больше) периоды, когда пинг до точки доступа не проходит, наблюдаются очень длительные (порядка часа) периоды, когда пинг до точки доступа достигает 3500 мс, бывают длительные периоды, когда скорость соединения с точкой доступа не превышает 200 кбит/сек.

Сканирование диапазона с помощью windows-утилиты inSSIDer выдаёт картинку, представленную в начале статьи. В округе наблюдается 44 Wifi SSID в диапазоне 2.4 ГГц и одна сеть в диапазоне 5.2 ГГц.

Инструменты решения

Самосборный компьютер Celeron 430, 2b Ram, SSD, безвентиляторный, две беспроводные сетевые карты на чипе Ralink rt2800pci, Slackware Linux 14.2, Hostapd из Git на сентябрь 2016 года.

Сборка роутера выходит за рамки данной заметки, хотя отмечу, что Celeron 430 хорошо показал себя в безвентиляторном режиме. Отмечу, что текущая конфигурация является последней, но не окончательной. Возможно, улучшения ещё осуществимы.

Решение

На самом деле, решение должно было бы, по хорошему, заключаться в запуске hostapd с минимальным изменениями настроек. Однако, опыт настолько хорошо подтвердил истинность поговорки «гладко было на бумаге, да забыли про овраги», что потребовалось написание этой статьи для систематизации знаний обо всех неочевидных подробностях. Также мне изначально хотелось бы избежать низкоуровневых подробностей для стройности изложения, но выяснилось, что это невозможно.

Глава 2

Немного теории

Частоты

Wi-Fi - это стандарт беспроводных сетей. С точки зрения OSI L2, точка доступа реализует концентратор типа switch, однако чаще всего она также совмещена с коммутатором уровня OSI L3 типа «роутер», что ведёт к изрядной путанице.

Нас же больше всего будет интересовать уровень OSI L1, то есть, собственно, та среда, в которой ходят пакеты.

Wi-Fi - это радиосистема. Как известно, радиосистема состоит из приёмника и передатчика. В Wi-Fi точка доступа и клиентское устройство осуществляют обе роли по очереди.

Wi-Fi-передатчик работает на некоторой частоте. Частоты эти занумерованы, и каждому номеру соответствует некоторая частота. Важно: несмотря на то, что для любого целого числа существует теоретическое соответствие этому числу некоторой частоты, Wi-Fi может работать только в ограниченных диапазонах частот (их три, 2.4 ГГц, 5.2 ГГц, 5.7 ГГц), и только на некоторых из номеров.

Полный список соответствий можно посмотреть в Wikipedia, нам же важно, что при настройке точки доступа, необходимо указать, на каком именно канале будет находиться несущая частота нашего сигнала.

Неочевидная деталь: не все Wi-Fi стандарты поддерживают все частоты.

Wi-Fi-стандартов есть два: a и b. «a» старше и работает в диапазоне 5ГГц, «b» новее и работает в диапазоне 2.4 ГГц. При этом b медленнее (11 mbit вместо 54 mbit, то есть, 1.2 мегабайта в секунду вместо 7 мегабайт в секунду), а диапазон 2.4 ГГц уже и вмещает меньше станций. Почему так - загадка. Вдвойне загадка, почему точек доступа стандарта а практически нет в природе.

(Картинка позаимствована из Википедии.)

(На самом деле, я немного лукавлю, потому что a поддерживает ещё частотный диапазон 3.7 ГГц. Однако, ни одного устройства, знающего что-нибудь про этот диапазон, мне не доводилось увидеть.)

Подождите, спросите вы, но есть же ещё 802.11g, n, ac - стандарты, и они-то, кажется, как раз должны побивать по скорости несчастные a и b.

Но нет, отвечу я вам. Стандарт g - это запоздалая попытка довести скорость b до скорости a, в диапазоне 2.4 ГГц. Но зачем, вы ответите мне, ты вообще вспоминал про b? Ответ, потому что несмотря на то, что диапазоны обоих b и g называются 2.4, на самом деле они чуть-чуть отличаются, и диапазон b на один канал длиннее.

Стандарты же n и ac вообще не имеют отношения к диапазонам - они регламентируют скорость, и только. Точка стандарта n может быть как «в базе» a (и работать на 5 Ггц), так и «в базе» b и работать на 2.4 ГГц. Про точку стандарта ac я не знаю, потому что не видел.

То есть, когда вы покупаете точку доступа n, нужно очень внимательно посмотреть, в каких диапазонах это n работает.

Важно, что в один момент времени один Wi-Fi чип может работать только в одном диапазоне. Если же ваша точка доступа утверждает, что может работать в двух одновременно, как например, делают бесплатные роутеры от популярных провайдерах Virgin или British Telecom, значит в ней на самом деле два чипа.

Ширина канала

На самом деле, я должен извиниться, потому что ранее сказал, что некий диапазон длиннее другого, не объяснив, что такое «длиннее». Вообще говоря, для передачи сигнала важна не только несущая частота, но и ширина кодированного потока. Ширина - это в какие частоты выше и ниже несущей может залезать имеющийся сигнал. Обычно (и к счастью, в Wi-Fi), каналы симметричные, с центром в несущей.

Так вот в Wi-Fi могут быть каналы шириной 10, 20, 22, 40, 80 и 160 МГц. При этом точек доступа с шириной канала в 10 МГц я никогда не видел.

Так вот, одним из самых удивительных свойств Wi-Fi является то, что несмотря на то, что каналы пронумерованы, они пересекаются. Причём не только с соседями а аж с каналами через 3 от себя. Иными словами, в диапазоне 2.4 ГГц только точки доступа, работающие на каналах 1, 6 и 11 - не пересекаются потоками шириной в 20 МГц. Иными словами, только три точки доступа могут работать рядом так, чтобы не мешать друг другу.

Что же такое точка доступа с каналом шириной 40 МГц? Ответ - а это точка доступа, которая занимает два канала (непересекающихся).

Вопрос: а сколько каналов шириной 80 и 160 МГц вмещается в диапазон 2.4 ГГц?

Ответ: Ни одного.

Вопрос, а на что влияет ширина канала? Точного ответа на этот вопрос я не знаю, проверить не смог.

Я знаю, что если сеть пересекается с другими сетями, стабильность соединения будет хуже. Ширина канала 40 МГц даёт больше пересечений и хуже соединение. Согласно стандарту, если вокруг есть точки работающие другие точки доступа, режим 40 МГц не должен включаться.

Верно ли, что вдвое большая ширина канала вдвое даёт большую пропускную способность?
Вроде бы, да, но проверить невозможно.

Вопрос: Если на моей точке доступа три антенны, верно ли, что она может создавать три пространственных потока и утроить скорость соединения?

Ответ: неизвестно. Может так оказаться, что из трёх антенн, две могут заниматься только отправкой, но не приёмом пакетов. И скорость сигнала будет несимметричная.

Вопрос: Так сколько же мегабит даёт одна антенна?

Ответ: Можно посмотреть вот здесь en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11n-2009#Data_rates
Список странный и нелинейный.

Очевидно, самый важный параметр - это MCS-индекс, который именно и определяет скорость.

Вопрос: Откуда берутся такие странные скорости?

Ответ: Есть такая вещь как HT Capabilities. Это опциональные фишечки, которые могут чуть-чуть править сигнал. Фишечки бывают как очень полезные: SHORT-GI добавляет чуть-чуть скорости, около 20 мбит, LDPC, RX STBC, TX STBC добавляют стабильности (то есть должны уменьшать пинг и потерю пакетов). Впрочем, ваше железо может запросто их не поддерживать и при этом быть вполне «честным» 802.11n.

Мощность сигнала

Самый простой способ бороться с плохой связью - это вжарить больше мощности в передатчик. В Wi-Fi бывает мощность передачи до 30 dBm.

Глава 3

Решение задачи

Из всего вышеперечисленного винегрета, казалось бы, можно сделать следующий вывод: у вайфая можно реализовать два «режима» функционирования. «Улучшающий скорость» и «улучшающий качество».

Первый, казалось бы, должен говорить: бери самый незанятый канал, ширину канала 40 МГц, антенн побольше (желательно, 4), и добавляй побольше Capabilities.

Второй - убирай всё, кроме базового n-режима, включай мощность побольше, и включай те Capabilities, которые добавляют стабильности.

Вспоминая ещё раз пословицу про овраги, опишем, какие именно неровности местности ждут нас при попытке реализации планов 1 и 2.

Овраг нулевой

Хотя чипсеты семейства Ralink rt2x00 являются самыми популярными чипсетами с поддержкой стандарта n и встречаются как в картах высокого ценового диапазона (Cisco), так и диапазона бюджетного (TRENDNET), и более того, выглядят в lspci совершенно однаково, они могут обладать кардинально разным функционалом, в частности, поддерживать только диапазон 2.4, только диапазон 5ГГц, или поддерживать непонятно чем ограниченные части обеих диапазонов. В чём отличия - загадка. Также загадка, почему карта с тремя антеннами поддерживает только Rx STBC в два потока. И почему они обе не поддерживают LDPC.

Первый овраг

В диапазоне 2.4 есть только три непересекающихся канала. На эту тему мы уже говорил и я не буду повторяться.

Второй овраг

Не все каналы позволяют увеличивать ширину канала до 40 МГц, более того, на какую ширину канала согласится карта, зависит от чипсета карты, производителя карты, загрузки процессора и погоды на Марсе.

Третий, и самый большой овраг

Regulatory domain

Если вам не хватало для счастья того, что сами стандарты Wi-Fi представляют из себя знатный винегрет, то возрадуйтесь тому, что каждая страна мира стремится всякими разными способами Wi-Fi ущемить и ограничить. У нас в Великобритании всё ещё не так плохо, в отличие, скажем, от тех же США, где Wi-Fi спектр зарегулирован до невозможности.

Так вот, регуляторный домен может требовать ограничений на мощность передатчика, на возможность запустить на канале точку доступа, на допустимые технологии модуляции на канале, а также требовать некоторых технологий «умиротворения спектра», таких как DFS (динамический выбор частоты), детекция радара (которая ещё у каждого регдомена своя, скажем, в Америках почти всюду предлагаемая FCC, в Европе другая, ETSI), или auto-bw (я не знаю, что это такое). При этом со многими из них точка доступа не заводится.

Многие регуляторные домены просто запрещают некоторые частоты в принципе.

Задать регуляторный домен можно командой:

Iw reg set NAME

Регуляторный домен можно не задавать, но тогда система будет руководствоваться объединением всех ограничений, то есть самым худшим вариантом из возможных.

По счастью, во-первых данные по регуляторным доменам есть в открытом доступе на сайте ядра:

И по ним можно искать. В принципе, вероятно, можно пропатчить ядро так, чтобы оно игнорировало регуляторный домен, но это надо пересобирать ядро или как минимум регуляторный демон crda.

По счастью, команда iw phy info выводит все возможности нашего устройства, с учётом (!) регуляторного домена.

Итак, как же нам поправить состояние нашего Wi-Fi?

Для начала найдём страну, в которой не запрещён 13 канал. Путь хотя бы половина частоты будет пустой. Ну, таких стран довольно много, хотя некоторые, не запрещая его в принципе, однако запрещают на нём или режим высокой скорости n, или вообще создание точки доступа.

Но одного 13 канала нам мало - ведь мы хотим соотношение сигнал-шум побольше, а значит хотим запускать точку с силой сигнала 30. Ищем-ищем в CRDA, (2402 - 2482 @ 40), (30) 13 канал, ширина 40 МГц, сила сигнала 30. Есть такая страна, Новая Зеландия.

Но что это, на частоте 5 ГГц требуется DFS. Вообще, это теоретически, поддерживаемая конфигурация, но почему-то не работает.

Факультативная задачка, выполнимая людьми с повышенными социальными навыками:

Собрать подписи/движение в поддержку ускоренного перелицензирования Wi-Fi-диапазонов в ITU (ну, или хотя бы в вашей стране) в целом в сторону расширения. Это вполне реально, какие-нибудь депутаты (и кандидаты в депутаты), жаждущие политических очков, будут рады вам помочь.

Это овраг номер 4

Точка доступа может не заводиться при наличии DFS, без объяснения причин. Итак, какой же регуляторный домен нам выбрать?

Есть такая! Самая свободная страна в мире, Венесуэла. Её регуляторный домен - VE.

Полные 13 каналов диапазона 2.4, с мощностью 30 dBm, и сравнительно расслабленный 5ГГц диапазон.

Задача со звёздочкой. Если у вас в квартире совсем катастрофа, даже хуже, чем у меня, для вас есть отдельный, бонусный уровень.

Регуляторный домен «JP», Япония, позволяет делать уникальную вещь: запускать точку доступа на мифическом, 14 канале. Правда, только в режиме b. (Помните, я говорил, что между b и g всё-таки есть маленькие отличия?) Поэтому если у вас всё уж совсем плохо, то 14 канал может быть спасением. Но опять же, его физически поддерживает немного что клиентских устройств, что точек доступа. Да и максимальная скорость в 11 Мбит несколько обескураживает.

Копируем /etc/hostapd/hostapd.conf в два файла, hostapd.conf.trendnet24 и hostapd.conf.cisco57

Правим тривиальным образом /etc/rc.d/rc.hostapd, чтобы запускал две копии hostapd.

В первом указываем канал 13. Правда, ширину сигнала указываем 20 МГц (capability 40-INTOLERANT), потому что во-первых, так мы будем теоретически стабильнее, а во-вторых, «законопослушные» точки доступа просто не будут запускаться на 40 МГц из-за того, что забитый диапазон. Ставим capability TX-STBC, RX-STBC12. Плачем, что capabilities LDPC, RX-STBC123 не поддерживаются, а SHORT-GI-40 и SHORT-GI-20 хотя и поддерживаются и чуть-чуть улучшают скорость, но и чуть-чуть понижают стабильность, а значит, их убираем.

Правда, для любителей можно пропатчить hostapd, чтобы появилась опция force_ht40, но в моём случае это бессмысленно.

Если вы находитесь в странной ситуации, когда точки доступа то включаются то выключаются, то для особых гурманов можно пересобрать hostapd с опцией ACS_SURVEY, и тогда точка будет сама сначала сканировать диапазон и выбирать наименее «шумящий» канал. Более того, в теории она даже должна мочь переходить по собственному желанию с одного канала на другой. Мне, правда, эта опция не помогла, увы:-(.

Итак, наши две точки в одном корпусе готовы, запускаем сервис:

/etc/rc.d/rc.hostapd start

Точки успешно стартуют, но…

Но та, что работает на диапазоне 5.7 - не видна с планшета. Что за чертовщина?

Овраг номер 5

Проклятый регуляторный домен работает не только на точке доступа, но и на приёмном устройстве.

В частности, мой Microsoft Surface Pro 3, хотя и сделан для европейского рынка, в принципе не поддерживает диапазон 5.7. Пришлось переключиться в 5.2, но тут хоть завёлся режим 40 Мгц.

Овраг номер 6

Всё завелось. Точки стартовали, 2.4 показывает скорость 130 Мбит (был бы SHORT-GI, было бы 144.4). Почему карта с тремя антеннами поддерживает только 2 пространственных потока - загадка.

Овраг номер 7

Завести-то завелось, а иногда скачет пинг до 200, и всё тут.

А секрет вовсе не в точке доступа прячется. Дело в том, что по правилам Microsoft, драйвера Wi-Fi карты сами должны содержать ПО для поиска сетей и подключения к ним. Всё как в старые-добрые времена, когда 56к-модем должен был иметь при себе звонилку (которую мы все меняли на Shiva, потому что звонилка, идущая в штатной поставке Internet Explorer 3.0 была слишком уж ужасна) или ADSL-модем должен был иметь клиент PPPoE.

Но и о тех, у кого штатной утилиты нет (то есть, о всех на свете!), Microsoft позаботилась, сделав так называемую «автоконфигурацию Wi-Fi». Эта автоконфигурация жизнерадостно плюёт на то, что к сети мы уже подключены, и каждые Х секунд сканирует диапазон. В Windows 10 даже нет кнопки «обновить сети». Работает отлично, пока сетей вокруг две-три. А когда их 44, система замирает и выдаёт несколько секунд пинга 400.

«Автоконфигурацию» можно отключить командой:

Netsh wlan set autoconfig enabled=no interface="???????????? ????" pause

Лично я даже сделал себе на десктопе два батника «включить autoscan» и «выключить autoscan».

Да, прошу обратить внимание, что если у вас русский Windows, то скорее всего сетевой интерфейс будет иметь название на русском языке в кодировке IBM CP866.

Саммари

Я накатал довольно длинную простыню текста, и должен был бы завершить её кратким резюме самых важных вещей:

1. Точка доступа может работать только в одном диапазоне: 2.4 или 5.2 или 5.7. Выбирайте внимательно.
2. Лучший регуляторный домен - это VE.
3. Команды iw phy info, iw reg get покажут вам, что вы можете.
4. 13 канал обычно пустует.
5. ACS_SURVEY, ширина канала 20 МГц, TX-STBC, RX-STBC123 улучшат качество сигнала.
6. 40 МГц, больше антенн, SHORT-GI увеличат скорость.
7. hostapd -dddtK позволяет запустить hostapd в режиме отладки.
8. Для любителей можно пересобрать ядро и CRDA, увеличив мощность сигнала и сняв ограничения регуляторного домена.
9. Автопоиск Wi-Fi в Windows отключается командой netsh wlan set autoconfig enabled=no interface="???????????? ????"
10 . Microsoft Surface Pro 3 не поддерживает диапазон 5.7 ГГц.

Послесловие

Я большинство материалов, использованных при написании данного руководства, найдены либо в гугле, либо в манах к iw, hostapd, hostapd_cli.

Как именно скорость зависит от количества антенн и какой скорости можно добиться с тремя антеннам - не знаю. Рад был бы комментариям.

На самом деле, проблема ТАК И НЕ РЕШИЛАСЬ. Временами пинг всё равно скачет до 400 и стоит на таком уровне, даже для «пустого» диапазона в 5.2 ГГц. Посему:

Ищу в Москве спектроанализатор Wi-Fi диапазона, укомплектованный оператором, с которым можно было бы проверить, в чём вообще проблема, и не заключается ли она в том, что неподалёку находится очень важное и секретное военное учреждение, о котором никто не знает.

Постскриптум

Wi-Fi работает на частотах от 2 ГГц до 60 ГГц (менее распространённые форматы). Это даёт нам длину волны от 150мм до 5мм. (Почему вообще мы меряем радио в частотах, а не в длинах волн? Так же удобнее!) У меня, в целом, возникает мысль, купить обои из металлической сетки в четверть длины волны (1 мм хватит) и сделать клетку Фарадея, чтобы гарантированно изолироваться от соседского Wi-Fi, да и заодно от всего другого радиооборудования, вроде DECT-телефонов, микроволновок и дорожных радаров (24 ГГц). Одна беда - будет блокировать и GSM/UMTS/LTE-телефоны, но можно выделить для них стационарную точку зарядки у окна.

Буду рад ответить на ваши вопросы в комментариях.

Ну, и несколько интересных фактов для коллекции:

Человеческое тело ослабляет сигнал на 3-5dB (2.4/5ГГц). Просто развернувшись лицом к точке можно получить более высокую скорость.
Некоторые дипольные антенны имеют асммметричную диаграмму направленности в H-плоскости («вид сбоку») и лучше работают перевернутыми
В фрейме 802.11 может использоваться одновременно до четырех MAC-адресов, а в 802.11s (новый стандарт на mesh) - до шести!

Итого

Технология 802.11 (да и радиосетей в целом) обладает множеством неочевидных особенностей. Лично у меня вызывает громадное уважение и восхищение тот факт, что люди отточили насколько сложную технологию до уровня «воткни-работай». Мы рассмотрели (в разном объеме) разные аспекты физического и канального уровня сетей 802.11:

Асиметрию мощностей
Ограничения на мощность передачи в граничных каналах
Пересечение «непересекающихся» каналов и последствия
Работу на «нестандартных» каналах (отличных от 1/6/11/13)
Работу механизма Clear Channel Assesment и блокировку канала
Зависимость скорости (rate/MCS) от SNR и, как следствие, зависимость чувствительности приемника и зоны покрытия от требуемой скорости
Особенности пересылки служебного трафика
Последствия включения поддержки низких скоростей
Последствия включения поддержки режимов совместимости
Выбор каналов в 5ГГц
Некоторые забавные аспекты безопасности, MIMO и проч.

Не все было рассмотрено в полном объеме и исчерпывающем виде, равно как за бортом остались неочевидные аспекты сосуществования клиентов, балансировки нагрузки, WMM, питания и роуминга, экзотика типа Single-Channel Architecture и индивидуальных BSS - но это уже тема для сетей совсем другого масштаба. Если следовать хотя бы вышеприведенным соображениям, в обычном жилом доме можно получить вполне приличный коммунизм microcell, как в высокопроизводительных корпоративных WLAN. Надеюсь, статья была вам интересна.

Теги:

Добавить метки