Ширина канала Wi-Fi на роутере: 20 МГц, 40 МГц или Авто?
Привет! Сегодня будет годная статья про ширину канала. Что такое ширина канала, какую лучше выбрать – 20 МГц или 40 МГц, и как все-таки правильно? Эти и многие другие вопросы в авторской статье Ботана на WiFiGid.ru.
Если у тебя остались какие-то вопросы или есть интересные идеи, пожалуйста, напиши их в комментарии. Их обработают, ответят, а статью обновят, чтобы у следующих читателей точно все классно получилось с первого раза!
Что нужно установить?
Сначала хотелось бы разобраться с практическим вопросом, а вся теория уже будет ниже, дабы не напрягать читателей, ищущих лучший вариант пеленками текста. Итак, вот основные значения на роутерах 2,4 ГГц:
На новых 5 ГГц роутерах появился еще один режим: 20/40/80 МГц. Использование аналогично.
Чистые режимы вроде 40 МГц не рекомендованы стандартами IEEE 802.11n, т.к. могут вызвать несовместимость старых устройств. Именно поэтому на роутерах иногда присутствуют всего 2 режима – 20 MHz и Авто.
Что такое ширина?
Если очень коротко, ширина канала – это пропускная способность канала.
Но круче самого слова «ширина» здесь и не подберешь. Немного теории. Весь частотный диапазон около частот 2,4 ГГц и 5 ГГц, используемых в Wi-Fi, делится на каналы – небольшие полосы частот, чтобы можно было в рамках одной частоты уместить очень много устройств без сильного влияния друг на друга. В том же 2,4 ГГц их выделено стандартом 13 штук:
Видите эти дуги шириной в 22 МГц? Это и есть ширина канала. При этом обратите внимание, как пересекаются каналы между собой. Так и в жизни, Wi-Fi соседей в нашем доме как-то влияет и на нашу сеть, а в самом худшем случае могут возникнуть такие помехи, что скорость сети провалится просто в дно. Поэтому тема с выбором каналов и переездом в 5 ГГц (где общая ширина и количество каналов больше) становится все актуальнее в последнее время.
Но оказывается, что можно установить ширину в 40 МГц. Т.е. разница будет в том – что канал захватит больше места. Что от этого изменится? Изменится его полоса пропускания. На пальцах – есть проселочная грунтовая дорога. Едет по ней трактор, а все остальные будьте добры провалиться в кювет, т.к. места нет. А есть МКАД – полос больше, в общем машин пропускает больше, но тоже иногда стоит. А теперь представьте, что на МКАДе все снести и проложить там грунтовку…
Какую ширину канала выбрать?
Вот так и с шириной канала – чем он шире, тем больше через него пройдет. Чем уже – тем меньше. Для увеличения скорости лучше поставить 40 МГц.
Но не все так радужно. Взгляните еще раз на рисунок с каналами выше. Если посмотрите, там выделены 3 канала – 1й, 6й и 11й. Смысл их выделения – они не пересекаются. Т.е. при выборе ширины канала в 20 МГц мы получаем 3 непересекающихся каналов. Конечно, использовать можно и пересекающиеся, но здесь больше смысл в свободе общего диапазона от помех – в диапазоне можно разнести 3 устройства, и они абсолютно никак не будут влиять друг на друга.
Другое дело с 40 МГц – такой канал можно разместить лишь один. Все остальные будут пересекаться с ним, создавать помехи, влиять на итоговую скорость – это негативное отличие от узкой полосы. А если все будет совсем плохо, через Wi-Fi даже может пострадать итоговая скорость интернета на конечных устройствах.
Так все-таки, какая ширина канала лучше – 20 или 40 МГц? Как итог:
О том же примерно пишется и в справках роутеров:
Можно провести испытания методом тыка – поставили 40 МГц. Проверили работу в течение пары дней. Если что-то не понравилось, поставили 20 МГц на еще пару дней. Сравнили.
Для теоретиков же можно предварительно посмотреть загрузку по каналам перед выбором режима с помощью того же inSSIDer.
Или вот еще интересное видео по выбору канала (а от него и ширины):
Как изменить?
Изменять ширину канала нужно в настройках самой точки доступа. Пусть в нашем случае это будет самый обычный домашненький роутер. Для начала нужно войти в настройки своего роутера и выбрать настройки беспроводной сети.
Как это сделать – тема не этой статьи. Каждый роутер немного отличается друг от друга, рекомендую воспользоваться поиском по нашему сайту и ввести туда свою модель – у нас очень много инструкций по настройке маршрутизаторов почти под любую модель. Там же прочитаете и про вход в веб-конфигуратор.
Ну а там уже все будет выглядеть примерно вот так (на примере своего TP-Link):
На других роутерах нередко называется Bandwidth или Channel Width.
Не забывайте сохранять настройки! А то бывают у нас в вопросах отдельные случаи…
Вот вроде бы и все. Наш портал рассчитан на обычного пользователя, без лишних заумностей, так что рекомендация – смело ставьте 20/40 MHz и не чурайтесь такой автоматики. В 99% случаев это работает идеально. На этом прощаюсь, всем хорошего дня!
Ширина и обозначения каналов
Небольшое дополнение про влияние ширины на обозначение каналов. Если мы используем стандартные 20 МГц, то там все просто – используется один канал. Но если мы переключаемся уже на 40 МГц, то приходится использовать 2 канала. И такие обозначения уже начинают выглядеть интересно: 9+5, 6+1, 1+1, 40-1 и т. д. А если используется ширина 80 МГц или даже 160 МГц? Разумеется, сложность обозначения растет. Более подробно об этом я уже написал в основной статье про каналы Wi-Fi.
Оценить 2 комментария
Судя по всему, имеется ввиду, что 500 GB полученых и/или принятых (у хостеров по-разному считается, обычно суммарно принято+получено, либо чего больше) трафика между вашим сервером и интернетом включено в стоимость пакета в месяц.
При превышении, как правило, либо приостановят хостинг, либо начнут снимать деньги за каждый гигабайт по бешеным ценам, либо ограничат скорость.
Очень часто имеется в виду не 500 GiB (т.е. 500*1024*1024*1024 байт) а 500 000 000 000 байт, т.е.
Ну в общем предыдущий оратор прав. Это 100Мбит при почти 100% загрузке канала.
Это не мало и не много. Всё зависит от аудитории и контента.
Уточните у хостера, какой траф: вход, исход или совокупный. Хотя, обычно, считают только исход.
Так что может быть и не 100 Мбит, а 1Гбит.
Сравнение команд bandwidth и priority политик службы QoS
Параметры загрузки
Содержание
Общие сведения
Команды bandwidth и priority определяют действия, которые могут выполняться в рамках схемы политик модульного качества в интерфейсе командной строки (MQC), которая применяется к какому-либо интерфейсу, субинтерфейсу или виртуальному каналу (VC) с помощью команды service-policy. В частности, эти команды обеспечивают гарантии пропускной способности пакетам, соответствующим критериям класса трафика. Однако гарантии, предоставляемые этими двумя командами, имеют важные функциональные различия. Эти различия объясняются в данных технических примечаниях, которые также содержат сведения о распределении неиспользованной пропускной способности какого-либо класса между потоками данных, соответствующих другим классам.
Предварительные условия
Требования
Для данного документа нет особых требований.
Используемые компоненты
Сведения, содержащиеся в данном документе, не ограничены определенными версиями программного и аппаратного обеспечения.
Сведения для данного документа были получены на тестовом оборудовании в специально созданных лабораторных условиях. При написании данного документа использовались только данные, полученные от устройств с конфигурацией по умолчанию. При работе с реально функционирующей сетью необходимо полностью осознавать возможные результаты использования всех команд.
Условные обозначения
Дополнительные сведения об условных обозначениях см. в разделе «Технические рекомендации Cisco. Условные обозначения».
Основные различия
В нижеприведенной таблице содержатся функциональные различия между командами bandwidth и priority.
Минимальная гарантированная пропускная способность
Максимальная гарантированная пропускная способность
Встроенный ограничитель скорости
Обеспечение малого времени запаздывания
Кроме того, команды bandwidth и priority могут использоваться службой политики качества обслуживания (QoS) для различных целей. Эти цели представлены в нижеследующей таблице.
Управление пропускной способностью каналов WAN
Управление запаздыванием и его изменением (дрожанием)
Уменьшение времени отклика приложений
Даже при наличии высокоскоростных интерфейсов большинство сетей все еще нуждаются в сильной модели управления QoS для эффективной работы с точками перегрузки и узкими местами в сети, которые неизбежно возникают из-за разности скоростей передачи данных или отличий моделей трафика. Реальные сети имеют ограниченные ресурсы и в них существуют узкие места, поэтому они нуждаются в политиках QoS для оптимального распределения ресурсов.
Настройка параметров команды bandwidth
Обратите внимание на смысл этого определения.
Команда bandwidth обеспечивает минимальную гарантированную пропускную способность при перегрузке сети. Существует три формы записи синтаксиса этой команды (см. нижеследующую табл.):
Задает распределение пропускной способности, выраженной в виде значения скорости передачи данных в бит/сек.
Определяет значение распределения пропускной способности, выраженной в процентах от номинальной скорости канала.
Определяет значение распределения пропускной способности, выраженной в процентах от пропускной способности, которая не распределена для других классов.
Примечание. Команда bandwidth определяет минимальную гарантированную пропускную способность. Не все платформы маршрутизаторов Cisco используют постановку в очередь на основе предварительного анализа (WFQ) в качестве основного алгоритма для реализации такого поведения. Дополнительные сведения см. в разделе «Причины, по которым используется технология CBWFQ?»
Настройка параметров команды priority
В руководствах по настройке операционной системы Cisco IOS команда priority описывается как команда, предназначенная для резервирования «приоритетной очереди с определенной величиной доступной пропускной способности для трафика CBWFQ… обеспечивая приоритет классу трафика, основываясь на величине доступной пропускной способности в рамках какой-либо политики трафика». Ниже дается объяснение этого определения.
Приоритетную очередь можно создать с помощью следующего набора команд:
Классу трафика в условиях перегрузки гарантируется пропускная способность, равная указанной скорости. Напомним, что гарантии пропускной способности являются критически важными только в том случае, когда интерфейс перегружен. Другими словами, команда priority обеспечивает минимальную гарантированную пропускную способность.
Кроме того, команда priority обеспечивает реализацию гарантии максимальной полосы пропускания. Внутренняя структура приоритетной очереди использует алгоритм «маркерного ведра», с помощью которого измеряюется фактическая нагрузка и гарантируюется, что поток данных будет соответствовать установленной скорости. Минимальная задержка гарантируется только для трафика, который соответствуетс алгоритму «маркерного ведра». Любой дополнительный трафик передается только в случае, если канал не перегружен, иначе этот трафик игнорируется. Дополнительные сведения см. в разделе «Что такое алгоритм «маркерного ведра»?».
Целью встроенного ограничителя скорости является обеспечение обслуживания других очередей с помощью планировщика постановки в очередь. В функции постановки в приоритетную очередь, определяемой компанией Cisco, используются команды priority-group и priority-list, а планировщик всегда обслуживает первой очередь с наивысшим приоритетом. В предельных ситуациях очереди с более низким приоритетом обслуживаются редко и фактически испытывают недостаток пропускной способности.
Существенное преимущество команды priority и ее главное отличие от команды bandwidth заключаются в реализации строгого приоритета удаления из очереди для обеспечения предельного значения по задержке. Это преимущество описано в руководстве по конфигурации операционной системы Cisco IOS следующим образом: «Очередь со строгим приоритетом (PQ) позволяет извлекать из очереди данные чувствительные к задержке (например, голосовые данные) и отправлять их до того, как будут извлечены пакеты в других очередях». Давайте рассмотрим, что это означает.
Каждый интерфейс маршрутизатора поддерживает работу со следующими двумя наборами очередей:
Методы постановки в очередь
Применение политик обслуживания
Команда для настройки
Очередь аппаратных ресурсов или кольцо передачи
Адаптер порта или сетевой модуль
Очередь третьего уровня
Процессорная система третьего уровня или буферы интерфейса
WFQ на основе потоков, CBWFQ, LLQ
Зависит от метода постановки в очередь. Используйте команду queue-limit с любым классом пропускной способности.
Из приведенной выше таблицы видно, что политика обслуживания применяется только к пакетам в очереди третьего уровня.
Строгое удаление из очереди определяется планировщиком очереди, обслуживающим приоритетную очередь и прежде всего отправляющим в кольцо передачи ее пакеты. Кольцо передачи является конечным пунктом перед передачей данных в физическую среду.
На следующем рисунке показана конфигурация кольца передачи, позволяющая удерживать четыре пакета. Если три пакета уже находятся в этом кольце, то наилучшим решением будет постановка пакета в четвертое положение и ожидание освобождения трех других положений. Таким образом, механизм очереди с низкой задержкой (LLQ) просто переносит пакеты в конец очереди на уровне драйвера кольца передачи, формирующейся по принципу FIFO (первым прибыл, первым обслужен).
Используйте команду tx-ring-limit для задания размеру кольца передачи значения отличающегося от значения по умолчанию. Компанией Cisco рекомендуется настраивать кольцо передачи при передаче речевого трафика. Дополнительные сведения см. в разделе Модуль с малой задержкой постановки в очередь.
Расстановка приоритетов для трафика очень важна для чувствительных к задержке интерактивных приложений на основе транзакций. Чтобы минимизировать задержку и дрожание, сетевые устройства должны уметь обрабатывать голосовые пакеты на момент их поступления, или, иначе говоря, строго приоритетным образом. Ничто кроме строго приоритета не работает хорошо для голосовых данных. Если голосовые пакеты не будут немедленно извлекаться из очереди, каждый сетевой сегмент будет вносить дополнительную задержку.
В соответствии с рекомендациями международного союза электросвязи (ITU) максимально допустимой считается односторонняя задержка сквозного соединения, равная 150 мс. Без немедленного извлечения пакетов из очереди на интерфейсе маршрутизатора, сетевой сегмент маршрутизатора может стать причиной большей части суммарной задержки. Дополнительные сведения см. в разделе «Советы по улучшению качества передачи голосовых данных».
Примечание. Для обеих команд при определении значения скорости передачи данных в Кбит/с следует принимать во внимание размер заголовков пакетов второго уровня. Иначе говоря, если гарантия предоставлена какому-либо классу, то эта гарантия относится к пропускной способности второго уровня. Дополнительные сведения см. в разделах «Какие байты подсчитываются в IP-протоколе для постановки в очередь CoS ATM?» и «Причины использования LLQ?».
Какие классы трафика могут использовать дополнительную пропускную способность?
Несмотря на то, что гарантии пропускной способности, обеспеченные командами bandwidth и priority, определены такими словами как «резервный» и «выделенная полоса пропускания», в действительности ни одна команда не выполняет резервирование в истинном значении этого слова. Другими словами, если класс трафика не использует выделенную полосу пропускания, то любая неиспользованная полоса пропускания распределяется между другими классами.
Система постановки в очередь определяет важное исключение в этом правиле с помощью приоритетного класса. Как уже упоминалось, фактическая нагрузка приоритетного класса измеряется ограничителем скорости трафика. Во время перегрузок приоритетный класс не может использовать любую дополнительную пропускную способность.
В нижеследующей таблице содержатся сведения о возможности использования дополнительной пропускной способности классом пропускной способности и приоритетным классом.
Разрешено превышать назначенную скорость.
Разрешено превышать назначенную скорость.
Cisco IOS оценивает пакеты и использует систему измерения трафика с помощью алгоритма «маркерного ведра». Для удовлетворяющих алгоритму пакетов устанавливается ограничение скорости (бит/с) в соответствии с выбранными настройками, а любые избыточные пакеты отбрасываются.
Класс может превысить выделенную для него полосу пропускания.
Примечание. Исключением из этих рекомендаций для механизма очереди с низкой задержкой (LLQ) является технология Frame Relay на маршрутизаторе Cisco 7200 и других платформах, не использующих процессор маршрутизации и коммутации (RSP). Исходная реализация LLQ через Frame Relay на этих платформах не допускает превышение настроенной скорости классами приоритета во время отсутствия перегрузки. Операционная система Cisco IOS Release 12.2 устраняет это исключение и гарантирует, что пакеты не соответствующие определенным требованиям будут игнорироваться при наличии перегрузки. Кроме того, пакеты, имеющие размер меньше, чем размер фрагментации FRF.12, больше не проходят через процесс фрагментации, что уменьшает нагрузку на центральный процессор.
Анализируя вышеприведенные сведения, важно понять, что, поскольку приоритетные классы обрабатываются политиками в условиях перегрузки, им не выделяется оставшаяся полоса пропускания классов пропускной способности. Таким образом, оставшаяся часть пропускной способности распределяется между всеми классами пропускной способности и классом по умолчанию.
Как распределяется неиспользуемая пропускная способность?
В данном подразделе объясняется механизм распределения любой остающейся неиспользованной пропускной способности с помощью системы постановки в очередь. Механизм перераспределения описывается в разделе «Обзор функции постановки в очередь с использованием весов на основе классов» следующим образом: «В случае доступности дополнительной пропускной способности, она будет разделена между классами трафика пропорционально выделенной полосе пропускания. Если распределена не вся пропускная способность, то оставшаяся часть пропорционально распределяется между классами на основе выделенной полосы пропускания. Рассмотрим два примера.
В первом примере policy-map foo гарантирует 30 % от полосы пропускания классу bar и 60 % от полосы пропускания классу baz.
Если эта политика применяется к каналу с пропускной способностью равной 1 Мбит/с, то это означает, что классу bar гарантируется скорость 300 Кбит/с, а классу baz — 600 Кбит/с. Важно отметить, что 100 Кбит/с остается для класса по умолчанию. Эта пропускная способность в 100 Кбит/с доступна для использования классами bar и buz, если она не нужна классу по умолчанию. Если обоим классам необходимо использовать эту пропускную способность, то они делят ее в заданной пропорции. В этой конфигурации коэффициент распределения равен 30:60 или 1:2.
Следующий пример настройки содержит три схемы политик — bar, baz и poli. В схемах политик bar и baz пропускная способность задается в процентах. Однако в схеме политик, называемой poli, пропускная способность задается в Кбит/с.
Не забывайте о том, что схемы классов уже должны существовать до создания схем политик.
Примечание. В операционной системе Cisco IOS Release 12.2(T) добавлена команда bandwidth remaining percent. Дополнительные сведения о команде bandwidth содержатся в разделе Обеспечение малой задержки постановки в очередь с помощью команды priority percentage.
Использование команды police для задания максимальной пропускной способности
Если значение пропускной способности или приоритетного класса не должны превышать заданного порога при отсутствии перегрузок, то команды priority и police можно использовать одновременно. Эта настройка задает максимальную скорость передачи данных, которая всегда применяется к классу. Выбор варианта настройки инструкции police в этой конфигурации зависит от цели политики.
Основные сведения о значении доступной пропускной способности
В данном подразделе объясняется, каким образом система постановки в очередь извлекает значение доступной пропускной способности, которое отображается в выходных данных команд show interface или show queueing.
Для дальнейшего рассмотрения необходимо создать схему политик с именем leslie:
Далее необходимо создать постоянный виртуальный канал ATM (PVC), назначить категорию обслуживания ATM с переменной скоростью передачи данных не в реальном масштабе времени и настроить среднюю скорость передачи ячеек равной 6 Мбит/с. Затем карту политик необходимо применить к постоянному виртуальному каналу с помощью команды service-policy output leslie.
Результатом выполнения команды show queueing interface atm будет являться сообщение «Available Bandwidth 1500 kilobits/sec» («Доступная пропускная способность равна 1500 Кбит/с»).
Значение пропускной способности формируется следующим образом:
3000 Кбит/с уже используется классами голоса и данных:
Доступная пропускная способность составляет 1500000 бит/с.
Максимальное значение резервируемой пропускной способности по умолчанию выбирается равным 75 % для того, чтобы оставить достаточную пропускную полосу для служебного трафика (например, для обновлений протокола маршрутизации и поддержания в активном состоянии второго уровня). Сюда также входят служебные данные уровня 2 для пакетов, соответствующих определенным классам трафика или классу «класс по умолчанию». Теперь можно увеличить максимальное значение резервируемой пропускной способности на постоянных виртуальных каналах ATM, используя команду max-reserved-bandwidth. Сведения о поддерживаемых версиях операционной системы IOS и другую справочную информацию см. в разделе Основные сведения о команде max-reserved-bandwidth для постоянных виртуальных каналов ATM.
В постоянных виртуальных каналах Frame Relay команды bandwidth и priority рассчитывают общую величину доступной пропускной способности одним из следующих способов:
Если минимально допустимая согласованная скорость передачи данных (minCIR) не настроена, то эта скорость делится пополам.
Если значение minCIR задано, то оно используется в расчетах. Полная пропускная способность с вышеуказанной скоростью может быть назначена классам bandwidth и priority.
Таким образом, в постоянных виртуальных каналах Frame Relay команда max-reserved-bandwidth не поддерживается, однако следует убедиться в том, что заданная величина пропускной способности достаточно велика для того, чтобы вместить в себя служебные данные второго уровня. Дополнительные сведения см. в разделе «Настройка CBWFQ в постоянных виртуальных каналах Frame Relay».
Как правильно настроить Wi-Fi
Введение
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.
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.
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
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?
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 точки есть 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
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
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:
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 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:
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:
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:
Послесловие
Я большинство материалов, использованных при написании данного руководства, найдены либо в гугле, либо в манах к iw, hostapd, hostapd_cli.
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.
