Выбираем канал для точки доступа Wi-Fi. Исчерпывающее руководство
2,4 ГГц — это плохо. 5 ГГц — это хорошо. 6 ГГц — это ещё лучше, но послезавтра. Все это знают, кого я тут учу, в самом деле. Всё это хорошо, только делать-то что, когда ты такой, как умный, открываешь какой-нибудь Wi-Fi Explorer, а там сатанизм и этажерки, как на скриншоте?
Шаг первый — поплакать. Шаг второй — нырнуть под кат. Вопрос простой, а ответ — нет.
Для начала — разминочный тест. Ситуация номер раз: занят один канал в 2.4 ГГц, нужно поставить свою точку доступа. На какой канал?
Если вы быстро и без запинки ответили на этот стартовый тест, то поздравляю: либо вы узнаете много нового из этой статьи, либо не узнаете ничего. Правильные ответы —
Для того, чтобы понять принцип, по которым более правильно так, а не по-другому, нам нужно обсудить на пальцах, как сети Wi-Fi дружат друг с другом — если бы это сосуществование было серьезной проблемой, Wi-Fi не торчал бы в каждой кофеварке. Как мы уже выяснили в предыдущей моей заметке, основная цель протокола 802.11 — не обеспечение максимально возможной пропускной способности на один мегагерц занятого эфира, а бескомпромиссная совместимость и работоспособность протокола даже в самых плохих условиях (типа заглавной картинки, да). Придуман протокол грамотно, реализован, кхм, по-разному, но в целом тоже не глупо, и всё-таки рано или поздно всякий запас прочности познаёт свой предел.
Итак, представим, что в мире остались всего два устройства, которые умеют работать с Wi-Fi, и это точка доступа и клиент. Первое правило вайфай — никому не расска “Пока говорит один — остальные молчат”. И не просто молчат, а внимательно слушают.
Собираясь передать данные, первое, что делает любое устройство Wi-Fi — внимательно слушает, не передаёт ли кто свои данные. Получится очень неловко, если мы начнём говорить одновременно с кем-то ещё, не так ли? В отличие от 802.3, он же Ethernet (слишком обобщённо, но пусть будет), в котором момент одновременного разговора определяют, когда он произошёл (помните лампочку Collision на старых хабах? Я тоже нет, но речь о ней), в 802.11 стараются такого момента избежать и не допустить. Главная причина в том, что разница между передаваемым и принимаемым сигналом в вайфае может достигать МИЛЛИАРДА раз (я не шучу!), и то, что передаёт передатчик, может наглухо забить и сжечь приёмник, если он попробует слушать одновременно с передачей. Весь этот этикет взаимного “После Вас — нет, после Вас!” среди устройств 802.11 называется сложной аббревиатурой CSMA/CA, которая делится на три части:
CS — Carrier Sense, определение несущей;
MA — Multiple Access, множественный доступ;
CA — Collision Avoidance, избежание коллизий.
У меня шевелится паучье чутьё на тему того, что вы всю эту лирику уже не раз читали, но потерпите чуть-чуть, сейчас мы доберёмся до мясца нашей задачи о расстановке козы, волка и капусты. В рамках этой заметки нас интересуют первые две буквы, а именно CS. Что это вообще такое?
Так вот, определение несущей — это, по сути, и есть механизм определения, говорит ли сейчас кто-то ещё или нет. Всё сводится к тому, что практически постоянно проверяется наличие двух возможных причин занятости эфира — Wi-Fi-устройства и все остальные устройства (да, вот так вот ксенофобовато, “наши и все остальные” — двадцать с лишним лет протоколу, а актуальности, как видите, не теряет!). Перед тем, как только подумать о передаче данных, устройству нужно провести оценку занятости эфира (натурально, так и называется — Clear Channel Assesment, или CCA). “Наши” и “не наши”, по мнению каждого устройства, не равны по значимости, и есть два пороговых значения — это SD (Signal Detect), которое означает, что мы услышали что-то на языке 802.11, и ED (Energy Detect), которое означает любую мощность на входе приёмника (любой другой язык).
А теперь внимание: к “нашим” вайфай-устройства в СТО раз более внимательны, чем к “всем остальным”. То есть, эфир считается занятым, если мы услышали какой-то 802.11-фрейм на уровне всего на 4 дБ лучше уровня шума — мы ооооочень вежливы к другим устройствам Wi-Fi! А все остальные (всякие там Bluetooth, к примеру) помешают что-то передать только тогда, когда уровень сигнала от них будет выше шума на 24 дБ!
Спасибо замечательному David Coleman за эту красивую картинку.
“Какое же отношение” — последует новый логичный вопрос от внимательного идеализированного мной читателя, — “какой-то там блютус имеет к нашему вопросу? Ведь на картинках в тесте нет никакого блютуса, там только вайфай!”. А вот какое: любое 802.11-устройство может декодировать фрейм только тогда, когда он передан ПОЛНОСТЬЮ на канале, который она слушает! Посмотрите на эти две сети:
Точка доступа, работающая на первом канале, в упор не понимает, что говорит вторая точка доступа, потому что слышит только 75% того, что она передаёт (как и точка на втором канале, которая слышит только 75% того, что говорит первая). Именно поэтому она не понимает, что это “наши” — она не считает, что должна уступить среду для передачи! Отсюда соотношение “сигнал/шум” катится вниз, канальная скорость (а с ней и итоговая пропускная способность) катятся вниз, и, заметьте, совсем даже не пропорционально перекрытию каналов, а обратно пропорционально разнице в мощности — чем лучше клиент, который хочет передать данные первой точке, слышит вторую, тем сильнее упадёт его канальная скорость.
Но и это, к сожалению, ещё не все причины разрушительного действия перекрывающихся каналов. Теперь мы обратимся к следующим двум буквам, а именно MA, или Multiple Access. Мы не будем углубляться в детали доступа к среде в протоколах 802.11 — я отмечу только одну особенность, которая важна в контексте обсуждаемого вопроса. Итак, после каждого фрейма, неважно, служебный он или содержит данные, любое Wi-Fi устройство должно выждать некоторое время, прежде чем снова пытаться получить доступ к среде. Более того, неважно, само ли оно отправило этот фрейм или только услышало его — придётся подождать определённое время, называемое InterFrame Space (IFS), и только потом затевать игру “Кто первый застолбит среду”. Этих самых IFS существует несколько, и вот что интересно: если наше устройство после передачи фрейма не услышало подтверждения, что адресат его получил, то оно будет ждать дольше, чем если бы получило. В разы дольше.
Вернёмся к картинке из позапрошлого абзаца. Точка доступа с первого канала принимает фрейм. В это время точка доступа со второго канала тоже принимает фрейм. Оба этих фрейма повреждаются, и обе сети вынуждены простаивать бОльшее время, ещё сильнее теряя в пропускной способности (потому что, как мы помним, время = деньги, а для вайфая время = пропускная способность). Полная засада.
Итак, из всего этого следует простое правило: если не можете избежать пересечения каналов — ставьте точки доступа на один канал! Да, обе сети потеряют в пропускной способности, но, во всяком случае, они рассчитаны на такую работу.
Я напомню ситуацию 4.
В эфире не осталось ни одного канала, на котором не работает две и больше пересекающихся и мешающих друг другу сети, все мешают друг другу, все испытывают проблемы, поэтому ни мощность, ни выбор канала, ни волшебные алгоритмы, ни BSS Coloring, ни крёстная фея в такой ситуации уже не помогут. Можно ставить свою точку доступа куда угодно.
Понятное дело, что в таком беспроводном адке уже ничего не исправить, но что нужно делать, чтобы не оказаться в такой ситуации? В первую очередь, запомнить раз и навсегда, что есть всего три не мешающих друг другу канала в диапазоне 2,4 ГГц — первый, шестой и одиннадцатый. Конечно, можно заметить, что третий, восьмой и тринадцатый тоже друг другу не мешают, но, во-первых, тринадцатый можно не везде (в США всего 11 каналов), а во-вторых, если вы отклонитесь от мантры “1-6-11”, а кто-то другой не отклонится, то весь эффект сойдёт на нет — все каналы снова пересекутся и испортят друг другу жизнь. Это как обжимать витую пару — в принципе, если с двух сторон последовательность одинаковая, то может и заработать, только вот разбираться кому-то потом в распиновке каждой розетки будет ох как несладко. Ещё раз: первый. Шестой. Одиннадцатый.
Хорошо, вот ситуация под номером 3.
Ну хорошо, вот они, первый, шестой или одиннадцатый. Какой из них выбрать? Да, в принципе, любой из этих трёх подходит, но если выбирать до конца оптимально — то нам гораздо важнее, как часто передаются данные на каждом из этих каналов; то есть, идеальный ответ — смотреть на ещё один параметр, а именно утилизацию эфира. Это просто: если к точке доступа на первом канале подключено 100 клиентов, а к точкам на 6 и 11 — ни одного, то гораздо выгоднее встать на 6 или 11. В англоязычной терминологии есть два слова — airtime и utilization, и они означают, строго говоря, не одно и то же, но можно ориентироваться как на одно, так и на другое, показометры эти взаимозависимые.
Теперь — ситуация 2.
Мы уже поняли, что пересекать каналы нельзя, поэтому варианты с 13 и любым каналом отпадают. Почему же нельзя поставить точку доступа на пятый канал?
Причина — в истории. Нет, серьёзно. Каналы шире 20 МГц появились только в стандарте 802.11n, когда впервые предложили слепить воедино два соседних канала и говорить по ним в два раза — эээээээ… толще? В два раза продуктивнее! Но с точки зрения совместимости вся служебная информация, то есть, все фреймы, которые должны быть понятными для остальных сетей, идёт только в основных 20 МГц занятой полосы. Я напомню вот эту классную картинку с анатомией передачи данных по Wi-Fi, она всегда к месту:
Обратите внимание: только синяя часть на диаграмме использует все 40 МГц эфира! Все “шестерёнки” протокола крутятся в основных двадцати мегагерцах! Это, кстати, верно и для 80 МГц, доступных в 802.11ac: всё служебное летит в первой двадцатке, а оставшиеся 60 простаивают бОльшую часть времени. Ладно, почти всё, рано или поздно к вопросу широких каналов мы вернёмся — оооо, я обещаю, мы их ещё обсудим!
И в итоге получается, что пятый канал, хоть и попадает целиком внутрь одной сети, всё равно видеть её не будет — со всеми описанными вытекающими (кхм, какая двусмысленная фраза). Для нормальной работы нам остаются лишь первый и девятый каналы. Как определить номер основного канала? Очень просто — он будет написан в свойствах сети, когда вы посмотрите на неё с помощью любого приложения-сканера сетей:
Номер primary-канала и есть тот номер, который важен для нас.
Ну, и первая ситуация теперь вообще не вызывает вопросов, правда?
Тезисно сформулируем всё, что мы смогли обсудить в таком сложном ответе на такой простой вопрос:
Какой канал выбрать для WiFi
На большинстве точек доступа по умолчанию установлен автоматический выбор канала. Обычно это работает хорошо, но при плотной застройке, возникает множество проблем, точка доступа не может выбрать канал и клиенты порой вообще не могут подключиться. Связано с тем что при большом количестве точек доступа и устройств работающих на одном канале по близости появляются помехи, и канал «перегружен». Помехи создают множество проблем в работе интернета через Wi-Fi: «обрывы» соединения, низкая скорость, – нестабильная работа.
Для чего устанавливать канал вручную
Количество одновременно работающих точек доступа на частотах 2.4 ГГц и 5 ГГц растет. И получается, что одновременно в одном диапазоне на разных каналах WiFi работает множество беспроводных сетей. Они друг другу мешают своими перекрещивающимися сигналами. Причем в
98% случаев маршрутизаторы настроены на выбор канала в автоматическом режиме и делают это не всегда корректно. В результате сигналы смешиваются, создают помехи и мешают друг другу работать. Из-за этого падает качество соединения.
Поэтому, если у вас подобная ситуация и наблюдаются вышеописанные проблемы, есть смысл поискать более свободный канал.
Идеально — попытаться договориться с соседями о распределении каналов и уменьшении мощностей передатчиков для уменьшения помех. Находящиеся поблизости друг от друга точки доступа должны быть разнесены по неперекрывающимся каналам (например, 1, 6, 11), а мощность передатчиков — уменьшена, чтобы покрывать лишь нужную площадь.
Анализ загруженности WiFi сети
Анализ сети это первое что стоит сделать, для этого нам понадобится любое устройство с WiFi модулем и возможностью свободно перемещается, прекрасно подойдут телефоны, планшеты и даже ноутбуки. На данных устройствах необходимо установить программное обеспечение, которое позволит сканировать WiFi сети в нужном диапазоне 2.4 ГГц, 5 ГГц и даже 6 ГГц.
Как выбрать подходящий канал
После сканирования сети, уже имеем некоторое представление о загруженности сети. И стоит внимательно оценить полученные результаты
Беспроводные сети созданные точкой доступа с мощностью ниже -85dBm, можно опустить, большая часть находится достаточно далеко для того что бы использовать эти каналы повторно, с мощностью от -50dBm до -40dBm бороться практически бесполезно, остается отступить от них и выбрать промежуток доступный для использования, на данном примере это 7,8,9 каналы, так же можно рассмотреть 10 и 11 каналы.
Какой выбрать подходящий канал для диапазона 2.4 ГГц
Какой выбрать подходящий канал для диапазона 5 ГГц
DFS каналы и влияние RADAR
Динамический выбор частоты (DFS) – это функция WiFi, которая позволяет использовать частоты 5 ГГц, которые обычно зарезервированы для радаров.
Если включена поддержка DFS, точкам доступа Wi-Fi необходимо будет убедиться, что любой находящийся поблизости радар не использует частоты DFS. Этот процесс называется проверкой доступности канала и выполняется во время процесса загрузки точки доступа, а также во время ее обычных операций.
Если точка доступа обнаруживает, что радар использует определенный канал DFS, он исключит этот канал из списка доступных каналов. Это состояние будет длиться 30 минут, после чего точка доступа снова проверит, можно ли использовать канал для передачи.
Каналы которые в России могут использоваться радарами 100-144, так же 100-128 запрещены к использованию, поэтому при использовании 160МГц на каналах возможно ограничение доступа и снижение скорости за счет уменьшения ширина канала или вообще отсутствие диапазона 5ГГц
Выбор канала Wi-Fi 5 ГГц на роутере или точке доступа
В этой статье объясним, как выбрать беспроводной канал для Wi-Fi сети в стандарте 802.11ac/ax и 802.11n на частоте 5 ГГц. Более-менее продвинутые пользователи уже давно выучили, что роутеры, работающие на частоте 2.4 ГГц, используют 13 WiFi-каналов и их номера соответственно от 1 до 13. Однако, купив современный маршрутизатор или точку доступа, которые поддерживают 5 ГГц, пользователь сталкивается с необходимостью выбрать канал и для диапазона 5 ГГц, но в настройках он видит совсем незнакомые цифры.
Выбор канала Wi-Fi 5 ГГц для России
Для России и близлежащих стран доступно 4 канала Wi-Fi на частоте 5 ГГц:
Какой канал выбрать? — да любой из доступных четырех.
Роутер ASUS
Еще один пример — выбираем канал 5 ГГц на роутере TP-Link Archer C9
Выбор беспроводного канала 5 ГГц на роутере TP-Link Archer C9
В принципе, если вы не используете WDS, можете оставить даже автоматический выбор канала в настройках роутера (AUTO).
P.S. Где-то, я читал, что 48 канал Wi-Fi лучше не использовать, но вменяемых аргументов почему конкретно, я не запомнил. В любом случае, вам будет достаточно и трех каналов, ведь сигнал Wi-Fi 5 ГГц затухает намного быстрее, чем сигнал 2.4 ГГц, и соседские сети не будут вам мешать, равно как и ваша 5-гигагерцовая Wi-Fi сеть не будет мешать им. Для того, чтобы убедиться в этом, возьмите смартфон, выйдите в подъезд и спуститесь на 1 этаж ниже или выше. Сигнал вашего домашнего Wi-Fi потеряется.
Каналы Wi-Fi 5 ГГц для США
Раз уж говорим про каналы 5 ГГц, то ради полноты картины расскажу вам и про другие каналы. Так, в настройках роутеров, выпущенных для использования в США, кроме каналов 36, 40, 44, 48 также могут быть доступны каналы 149, 153, 157, 161, 165. Если у вас получится установить на ваш роутер прошивку для региона USA, то в настройках Wireless 5GHz могут появиться эти каналы:
Выбор канала Wi-Fi 5 ГГц на роутере TP-Link Archer с прошивкой для США.
В следующей статье читайте о том, как узнать, какой канал использует ваш 5-гигагерцовый Wi-Fi роутер.
Wi-Fi каналы – нюансы выбора
Всё чаще Wi-Fi пользователи задаётся вопросами улучшения качества беспроводной связи. Важным моментом в этом является выбор беспроводного канала для передачи данных между пользовательскими устройствами. Именно о нюансах выбора Wi-Fi каналов я и расскажу в этой заметке.
Чаще всего пользователи вообще не задумываются о том, на каком канале работают их беспроводные устройства. Выбором канала в этих случаях обычно занимаются домашние беспроводные маршрутизаторы, в которых установлен режим автоматического выбора канала исходя из загруженности эфира (среда передачи, т.е. то пространство вокруг нас, через которое идёт передача сигнала). И здесь первый нюанс, у большинства маршрутизаторов автоматический выбор канала происходит только при включении маршрутизатора. В итоге, если не было необходимости перезагружать маршрутизатор, и не было пропаданий электричества (даже такое бывает у некоторых), то маршрутизатор как выбрал при загрузке канал, так на нём и работает, даже если ситуация в эфире давно поменялась, и на этом канале сейчас больше всего помех. Пользователь при этом будет испытывать проблемы со стабильностью и скоростью беспроводной сети, для устранения которых иногда достаточно просто выключить и включить снова свой маршрутизатор, чтобы он снова проанализировал эфир и выбрал наиболее свободный и менее зашумлённый беспроводной канал на данный момент.
В последних прошивках маршрутизаторов компании D-Link решили автоматизировать процесс отслеживания наиболее подходящего канала во время работы маршрутизатора без его перезагрузки. Для этого они добавили функцию периодического сканирования, для включения которой надо в основных настройках Wi-Fi включить переключатель «Включить периодическое сканирование» и указать желаемый «Период сканирования (в секундах)». По умолчанию период равен 60 секундам, я бы указал 3600 секунд, чтобы проверка была каждый час, чаще нет необходимости, на мой взгляд. Функция доступна на странице «Основные настройки» раздела «Wi-Fi» левого меню.
Следующим важным нюансом является критерий оценки свободного канала в режиме автоматического выбора. В подавляющем большинстве домашних маршрутизаторов критерием является минимальный уровень сигнала от соседних точек на канале. Эффективность этого критерия не всегда отвечает потребностям пользователей. Например, в многоэтажных домах количество одновременно вещающих беспроводных устройств в месте проверки часто достигает нескольких десятков. Уровни сигналов ближайших точек могут быть очень большими и существенными, в итоге весь эфир оказывается, с точки зрения такого маршрутизатора, полностью занят, выбрать лучший канал по критерию уровня сигнала практически невозможно. Хотя в реальности некоторые каналы могут быть частично или полностью неактивны, т.е. реальная передача пакетов может отсутствовать. И можно было бы в данное время эффективно работать на этих каналах, несмотря на высокий уровень сигнала от соседних сетей.
И здесь есть заслуга Российских разработчиков Firmware компании D-Link, которые пытаются прийти на помощь обычным пользователям. В последних прошивках их современных беспроводных маршрутизаторов добавили метод определения лучшего канала путём анализа объёма данных, передаваемых в соседних беспроводных сетях. При этом маршрутизатор выбирает канал с минимальным суммарным числом пакетов, передаваемых в момент сканирования сетей. Также доработан и функционал выбора канала по уровню сигналов соседних сетей, при котором по специальному алгоритму учитывается влияние индивидуально по каждому каналу от всех беспроводных сетей, спектр которых затрагивает этот канал (информация предоставлена консультантами компании D-Link).
Выбрать метод можно на странице «Дополнительно» раздела «Wi-Fi» левого меню. Функция называется «Метод автоматического выбора канала», доступны два варианта:
Если, по мнению пользователя, маршрутизатор не корректно делает автоматический выбор канала, или же по любой другой причине, пользователь может выбрать вручную желаемый канал. При этом часто для помощи выбора клиенту маршрутизатор заботливо просканирует эфир, проанализирует каналы и даст свои рекомендации. Например, в маршрутизаторах D-Link это выглядит так:
Причём при выборе желаемого канала, маршрутизатор подсвечивает весь диапазон каналов, который будет занимать маршрутизатор при данных настройках.
И последний нюанс, на который считаю, стоит обратить внимание, особенно владельцам портативных устройств из США. В России и во многих других странах доступными в диапазоне 2,4 ГГц являются 13 каналов. Но в некоторых странах разрешёнными считается меньшее количество каналов, например, для США это 11 каналов. Поэтому, может возникнуть ситуация, когда портативное устройство пользователя, рассчитанное на работу в США, может не увидеть беспроводную сеть пользователя, если маршрутизатор выбрал для работы 13 канал, не доступный в США.
И снова разработчики D-Link подумали об этом и в последних версиях прошивок стали добавлять функционал исключения из выбора 12 и 13 канала при автоматическом выборе каналов. Для активации исключения нужно отключить функцию «Включить дополнительные каналы», расположенную на странице «Основные настройки» раздела «Wi-Fi» левого меню.
На этом всё, что хотел написать. Не претендую на полноту рассмотрения заявленного вопроса, описывал лишь то, что сам использую в работе. Примеры приводил на оборудовании D-Link, так как активно его использую, и всегда есть что-нибудь под рукой.
