Wi-Fi: неочевидные нюансы (на примере домашней сети)
1. Как жить хорошо самому и не мешать соседям.
[1.1] Казалось бы – чего уж там? Выкрутил точку на полную мощность, получил максимально возможное покрытие – и радуйся. А теперь давайте подумаем: не только сигнал точки доступа должен достичь клиента, но и сигнал клиента должен достичь точки. Мощность передатчика ТД обычно до 100 мВт (20 dBm). А теперь загляните в datasheet к своему ноутбуку/телефону/планшету и найдите там мощность его Wi-Fi передатчика. Нашли? Вам очень повезло! Часто её вообще не указывают (можно поискать по FCC ID). Тем не менее, можно уверенно заявлять, что мощность типичных мобильных клиентов находится в диапазоне 30-50 мВт. Таким образом, если ТД вещает на 100мВт, а клиент – только на 50мВт, в зоне покрытия найдутся места, где клиент будет слышать точку хорошо, а ТД клиента — плохо (или вообще слышать не будет) – асимметрия. Это справедливо даже с учетом того, что у точки обычно лучше чувствительность приема — смотрите под спойлером. Опять же, речь идет не о дальности, а о симметрии.Сигнал есть – а связи нет. Или downlink быстрый, а uplink медленный. Это актуально, если вы используете Wi-Fi для онлайн-игр или скайпа, для обычного интернет-доступа это не так и важно (только, если вы не на краю покрытия). И будем жаловаться на убогого провайдера, глючную точку, кривые драйвера, но не на неграмотное планирование сети. 
Таким образом, асимметрия канала не зависит от типа антенны на точке и на клиенте (опять же, зависит, если вы используете MIMO, MRC и проч, но тут рассчитать что-либо будет довольно сложно), а зависит от разности мощностей и чувствительностей приемников. При D Почему
Вывод: если вы поставите точку рядом со стеной, а ваш сосед – с другой стороны стены, его точка на соседнем «неперекрывающемся» канале все равно может доставлять вам серьезные проблемы. Попробуйте посчитать значения помехи для каналов 1/11 и 1/13 и сделать выводы самостоятельно.
Аналогично, некоторые стараются «уплотнить» покрытие, устанавливая две точки настроенные на разные каналы друг на друга стопкой — думаю, уже не надо объяснять, что будет (исключением тут будет грамотное экранирование и грамотное разнесение антенн — все возможно, если знать как).
[2.3] По примерно тем же причинам не стоит ставить точку доступа у окна, если только вы не планируете пользоваться/раздавать Wi-Fi во дворе. Толку от того, что ваша точка будет светить вдаль, вам лично никакого – зато будете собирать коллизии и шум от всех соседей в прямой видимости. И сами к захламленности эфира добавите. Особенно в многоквартирных домах, построенных зигзагами, где окна соседей смотрят друг на друга с расстояния в 20-30м. Соседям с точками на подоконниках принесите свинцовой краски на окна… 🙂
[2.4][UPD] Также, для 802.11n актуален вопрос 40MHz каналов. Моя рекоммендация — включать 40MHz в режим «авто» в 5GHz, и не включать («20MHz only») в 2.4GHz (исключение — полное отсутствие соседей). Причина в том, что в присутствии 20MHz-соседей вы с большой долей вероятности получите помеху на одной из половин 40MHz-канала + включится режим совместимости 40/20MHz. Конечно, можно жестко зафиксировать 40MHz (если все ваши клиенты его поддерживают), но помеха все равно останется. Как по мне, лучше стабильные 75Mbps на поток, чем нестабильные 150. Опять же, возможны исключения — применима логика из [3.4]. Подробности можно почитать в этой ветке комментариев (вначале прочтите [3.4]).
3. Раз уж речь зашла о скоростях…
[3.1] Уже несколько раз мы упоминали скорости (rate/MCS — не throughput) в связке с SNR. Ниже приведена таблица необходимых SNR для рейтов/MCS, составленная мной по материалам стандарта. Собственно, именно поэтому для более высоких скоростей чувствительность приемника меньше, как мы заметили в [1.1].
В сетях 802.11n/MIMO благодаря MRC и другим многоантенным ухищрениям нужный SNR можно получить и при более низком входном сигнале. Обычно, это отражено в значениях чувствительности в datasheet’ах.
Отсюда, кстати, можно сделать еще один вывод: эффективный размер (и форма) зоны покрытия зависит от выбранной скорости (rate/MCS). Это важно учитывать в своих ожиданиях и при планировании сети.
[3.2] Этот пункт может оказаться неосуществимым для владельцев точек доступа с совсем простыми прошивками, которые не позволяют выставлять Basic и Supported Rates. Как уже было сказано выше, скорость (rate) зависит от соотношения сигнал/шум. Если, скажем, 54Mbps требует SNR в 25dB, а 2Mbps требует 6dB, то понятно, что фреймы, отправленные на скорости 2Mbps «пролетят» дальше, т.е. их можно декодировать с большего расстояния, чем более скоростные фреймы. Тут мы и приходим к Basic Rates: все служебные фреймы, а также броадкасты (если точка не поддерживает BCast/MCast acceleration и его разновидности), отправляются на самой нижней Basic Rate. А это значит, что вашу сеть будет видно за многие кварталы. Вот пример (спасибо Motorola AirDefense). 
Опять же, это добавляет к рассмотренной в [2.2] картине коллизий: как для ситуации с соседями на том же канале, так и для ситуации с соседями на близких перекрывающихся каналах. Кроме того, фреймы ACK (которые отправляются в ответ на любой unicast пакет) тоже ходят на минимальной Basic Rate (если точка не поддерживает их акселерацию)
Вывод: отключайте низкие скорости – и у вас, и у соседей сеть станет работать быстрее. У вас – за счет того, что весь служебный трафик резко начнет ходить быстрее, у соседей – за счет того, что вы теперь для них не создаете коллизий (правда, вы все еще создаете для них интерференцию — сигнал никуда не делся — но обычно достаточно низкую). Если убедите соседей сделать то же самое – у вас сеть будет работать еще быстрее.
[3.3] Понятно, что при отключении низких скоростей подключиться к точке можно будет только в зоне более сильного сигнала (требования к SNR стали выше), что ведет к уменьшению эффективного покрытия. Равно как и в случае с понижением мощности. Но тут уж вам решать, что вам нужно: максимальное покрытие или быстрая и стабильная связь. Используя табличку и datasheet’ы производителя точки и клиентов почти всегда можно достичь приемлемого баланса.
[3.4] Еще одним интересным вопросом являются режимы совместимости (т.н. “Protection Modes”). В настоящее время есть режим совместимости b-g (ERP Protection) и a/g-n (HT Protection). В любом случае скорость падает. На то, насколько она падает, влияет куча факторов (тут еще на две статьи материала хватит), я обычно просто говорю, что скорость падает примерно на треть. При этом, если у вас точка 802.11n и клиент 802.11n, но у соседа за стеной точка g, и его трафик долетает до вас – ваша точка точно так же свалится в режим совместимости, ибо того требует стандарт. Особенно приятно, если ваш сосед – самоделкин и ваяет что-то на основе передатчика 802.11b. 🙂 Что делать? Так же, как и с уходом на нестандартные каналы – оценить, что для вас существеннее: коллизии (L2) или интерференция (L1). Если уровень сигнала от соседа относительно низок, переключайте точки в режим чистого 802.11n (Greenfield): возможно, понизится максимальная пропускная способность (снизится SNR), но трафик будет ходить равномернее из-за избавления от избыточных коллизий, пачек защитных фреймов и переключения модуляций. В противном случае – лучше терпеть и поговорить с соседом на предмет мощности/перемещения ТД. Ну, или отражатель поставить… Да, и не ставьте точку на окно! 🙂
[3.5] Другой вариант – переезжать в 5 ГГц, там воздух чище: каналов больше, шума меньше, сигнал ослабляется быстрее, да и банально точки стоят дороже, а значит – их меньше. Многие покупают dual radio точку, настраивают 802.11n Greenfield в 5 ГГц и 802.11g/n в 2.4 ГГц для гостей и всяких гаджетов, которым скорость все равно не нужна. Да и безопаснее так: у большинства script kiddies нет денег на дорогие игрушки с поддержкой 5 ГГц.
Для 5 ГГц следует помнить, что надежно работают только 4 канала: 36/40/44/48 (для Европы, для США есть еще 5). На остальных включен режим сосуществования с радарами (DFS). В итоге, связь может периодически пропадать.
4. Раз уж речь зашла о безопасности…
Упомянем некоторые интересные аспекты и здесь.
[4.1] Какой должна быть длина PSK? Вот выдержка из текста стандарта 802.11-2012, секция M4.1:
Keys derived from the pass phrase provide relatively low levels of security, especially with keys generated form short passwords, since they are subject to dictionary attack. Use of the key hash is recommended only where it is impractical to make use of a stronger form of user authentication. A key generated from a passphrase of less than about 20 characters is unlikely to deter attacks.
Вывод: ну, у кого пароль к домашней точке состоит из 20+ символов? 🙂
[4.2] Почему моя точка 802.11n не «разгоняется» выше скоростей a/g? И какое отношение это имеет к безопасности?
Стандарт 802.11n поддерживает только два режима шифрования: CCMP и None. Сертификация Wi-Fi 802.11n Compatible требует, чтобы при включении TKIP на радио точка переставала поддерживать все новые скоростные режимы 802.11n, оставляя лишь скорости 802.11a/b/g. В некоторых случаях можно видеть ассоциации на более высоких рейтах, но пропускная способность все равно будет низкой. Вывод: забываем про TKIP – он все равно будет запрещен с 2014 года (планы Wi-Fi Alliance).
[4.3] Стоит ли прятать (E)SSID? (это уже более известная тема)
5. Всякая всячина.
[5.1] Немного о MIMO. Почему-то по сей день я сталкиваюсь с формулировками типа 2×2 MIMO или 3×3 MIMO. К сожалению, для 802.11n эта формулировка малополезна, т.к. важно знать еще количество пространственных потоков (Spatial Streams). Точка 2×2 MIMO может поддерживать только один SS, и не поднимется выше 150Mbps. Точка с 3×3 MIMO может поддерживать 2SS, ограничиваясь лишь 300Mbps. Полная формула MIMO выглядит так: TX x RX: SS. Понятно, что количество SS не может быть больше min (TX, RX). Таким образом, приведенные выше точки будут записаны как 2×2:1 и 3×3:2. Многие беспроводные клиенты реализуют 1×2:1 MIMO (смартфоны, планшеты, дешевые ноутбуки) или 2×3:2 MIMO. Так что бесполезно ожидать скорости 450Mbps от точки доступа 3×3:3 при работе с клиентом 1×2:1. Тем не менее, покупать точку типа 2×3:2 все равно стоит, т.к. большее количество принимающих антенн добавляет точке чувствительности (MRC Gain). Чем больше разница между количеством принимающих антенн точки и количеством передающих антенн клиента — тем больше выигрыш (если на пальцах). Однако, в игру вступает multipath.
[5.2] Как известно, multipath для сетей 802.11a/b/g – зло. Точка доступа, поставленная антенной в угол, может работать не самым лучшим образом, а выдвинутая из этого угла на 20-30см может показать значительно лучший результат. Аналогично для клиентов, помещений со сложной планировкой, кучей металлических предметов и т.д.
Для сетей MIMO с MRC и в особенности для работы нескольких SS (и следовательно, для получения высоких скоростей) multipath – необходимое условие. Ибо, если его не будет – создать несколько пространственных потоков не получится. Предсказывать что-либо без специальных инструментов планирования здесь сложно, да и с ними непросто. Вот пример рассчетов из Motorola LANPlanner, но однозначный ответ тут может дать только радиоразведка и тестирование.
Создать благоприятную multipath-обстановку для работы трех SS сложнее, чем для работы двух SS. Поэтому новомодные точки 3×3:3 работают с максимальной производительностью обычно лишь в небольшом радиусе, да и то не всегда. Вот красноречивый пример от HP (если копнуть глубже в материалы анонса их первой точки 3×3:3 — MSM460)
ASUS «b/g Protection»: что это и какой режим сети лучше выбрать?
Если вы когда-либо настраивали роутеры от компании Asus, то видели вот такой пункт «b/g Protection». При чем нигде четко не говорится для чего он нужен, а в переводе с английского обозначает «b/g Защита». На старых моделях и прошивках данная функция называется как «54g Protection».
Для чего она нужна
Беспроводной режим «BG Protection Mode» — это режим беспроводной сети, для нормального функционирования устройств, которые принимают стандарты волн 802.11b и 802.11g. Сейчас постараюсь рассказать как можно подробнее что такое «b, g» и для чего они нужны. Смотрите, стандарт 802.11b был улучшенной версией самого первого Wi-Fi стандарта 802.11. Он был выпущен в 1999 году и работал на частоте 2.4 ГГц.
Скорость передачи данных была маленькая от 6 до 12 Мбит в секунду. В это же время вышло большое количество устройств, которые имели поддержку этого стандарта. Через 4 года выходит улучшенная версия 802.11g. Тут скорость выросла до 54 Мбит в секунду, но была небольшая проблема. Устройств с поддержкой данного стандарта ещё не было, но было в ходу много «b» аппаратов.
802.11g ещё по-другому называют обратно совместимый стандарт «b», так как разработчики понимали, что связь между новым и старым оборудованием будет проблематична из-за большой скорости. Сигнал типа «G» должен быть подстроен под «B» стандарт, а медленные волны «B» в свою очередь должны кодироваться в более медленном режиме. В итоге и был выдуман данный режим. Он нужен только для работы устройств в разных стандартах: «B» и «G».
Дело в том, что старый стандарт очень медленный и у него стоит малый размер интервала ротации сетевых пакетов, а также RTS. То есть пакеты данных там передаются медленнее. Так вот, чтобы они работали нормально, в данном режиме включается увеличенный показатель RTS и устройство, которое работает на стандарте 802.11g будет ждать дольше, чтобы получить пакет информации от медленного устройства с 802.11b.
При этом может быть включен режим IBSS, чтобы устройства подключались напрямую, а не через роутер. Таким образом уменьшается время отклика устройств. «54g Protection» наоборот выключает полную поддержку «B» и передача между устройствами осуществляется по более новому стандарту «G». В итоге если есть два таких устройства, передача информации полностью улучшается.
Что установить в настройках
И так вот перед нами окно настроек. Сразу скажу, что буду ориентироваться именно по новой прошивке. Пойдем по пунктам от начала и до конца.
ПОМОЩЬ! Если у вас ещё остались вопросы, то смело пишите их в комментариях и сразу же вам помогу. Также можете написать, то что я возможно упустил.
Записки IT специалиста
Технический блог специалистов ООО»Интерфейс»
Расширенная настройка Wi-Fi на роутерах Mikrotik. Режим точки доступа
Wi-Fi в роутерах Mikrotik достаточно неоднозначная тема, с одной стороны количество посвященных ей публикаций достаточно велико, но с другой, большая часть из них является простым перечислением всех присутствующих в роутере настроек с кратким описанием, без пояснений об их назначении, нужности, либо, наоборот, ненужности. Поэтому мы в нашей статье сделаем упор на практическое применение и опции, которые реально могут вам потребоваться в повседневной деятельности. А также дадим необходимый теоретический минимум для понимания смысла отдельных настроек.
Все настройки беспроводной связи RouterOS расположены в разделе Wireless, открыв который мы увидим список беспроводных интерфейсов, в зависимости от модели роутера их будет один (2,4 ГГц) или два (2,4 ГГц + 5 ГГц). Большинство настроек для обоих диапазонов одинаково, поэтому мы будем рассматривать их применительно к диапазону 2,4 ГГц, делая необходимые отступления там, где появляются специфичные для диапазона 5 ГГц параметры.
Теперь перейдем к рассмотрению первого блока настроек, который отвечает за режим работы точки доступа и используемый частотный диапазон.
Как видим, все не очень хорошо, если не сказать по-другому. Более-менее свободными являются края диапазона, при этом выбрать начало более предпочтительно, как по эфирной обстановке, так и по причинам совместимости, многие устройства, например, продукция Apple не работают выше 11-го канала.
Когда устройства работают на соседних каналах, то «договориться» они не смогут и будут представлять друг другу межканальную помеху. Чем выше уровень сигнала соседней сети, тем хуже будет соотношение сигнал/шум и меньше доступная канальная скорость. Для примера приведем простую аналогию, попытайтесь продиктовать комбинацию букв и цифр собеседнику в условиях плохой слышимости, вы либо будете произносить буквы гораздо медленнее и отчетливее, либо вообще перейдете на фонетический алфавит, т.е. вместо «эн» и «эм» будете произносить «Николай» и «Михаил».
Что из этого следует? При выборе частоты следует выбирать часть диапазона с наиболее низким уровнем соседних сетей, а если приходится пересечься с широким каналом, то следует выбрать канал, совпадающий с его основной частотой. При нескольких равных вариантах следует выбрать частоту, на которой работает меньшее число клиентов. Все эти данные может предоставить любой сканер сети, в нашем случае это inSSIDer.
В диапазоне 5 ГГц для абонентского оборудования доступны только непересекающиеся каналы. Кроме того, данный диапазон не является единой последовательностью частот, как 2,4 ГГц, а состоит из нескольких поддиапазонов: UNII-1, UNII-2, UNII-3 и ISM. Подробнее вы можете прочитать в данной статье. И имеющееся у вас клиентское оборудование может поддерживать только один из этих диапазонов. Доступные для работы непересекающиеся каналы выделены в Mikrotik жирным шрифтом.
При таком раскладе широкий канал вам не нужен, но он включен в роутере по умолчанию и эффективно отравляет жизнь соседям, не принося вам никакой пользы. Но даже если у вас и появится оборудование способное эффективно работать с такими каналами, то вряд ли вы добьетесь заявленных скоростей. Почему? Да потому что со всех сторон у вас будут точно такие же соседи, чьи роутеры будут настроены на широкие каналы и будут эффективно ставить помехи друг другу.
Хотя если вы настраиваете Wi-Fi в загородном доме, где нет соседних мешающих сетей и есть много абонентов умеющих работать с широким каналом (ноутбуки), то мы не видим препятствий для их использования даже в диапазоне 2,4 ГГц.
Следующая пара параметров отвечает за имя беспроводной сети и наименование точки доступа:
Следующий блок настроек достаточно разноплановый, отражающий самые различные параметры работы точки доступа.
Еще раз обратим ваше внимание, данная настройка никак не ограничивает список доступных частот и каналов, а только ограничивает диапазон, используемый утилитами сканирования и мониторинга.
В диапазоне 5600-5650 ГГц (каналы 120, 124, 128) на которых работают погодные радары аэродромов (в России данные частоты к использованию запрещены) точка должна слушать перед началом работы в течении 10 минут.
Следует понимать, что данная опция никак не влияет на работу точки доступа на DFS-частотах: точка всегда будет уходить с частот DFS при появлении сигнала радара.
Ниже расположен достаточно важный блок настроек, который многие предпочитают сознательно игнорировать и совершенно зря.
И наконец добираемся до последних опций на данной закладке:
Опция Default Authenticate позволяет клиентам подключаться к точке доступа, если ее снять, то подключиться смогут только те клиенты, которые будут заранее включены в Access List. Default Forward разрешает беспроводным клиентам устанавливать связь между собой, рекомендуется снимать в гостевых и публичных сетях. Hide SSID отключает трансляцию SSID точкой доступа, для подключения такой сети SSID потребуется ввести вручную, однако это не сделает вашу сеть скрытой, она будет легко обнаружена любым сканером.
Использование трех последних опций имеет смысл только при включенной поддержке WMM и наличию потокового вещания (IPTV).
Аналогичная информация для N и AC режимов приведена на вкладке HT MCS, здесь указаны поддерживаемые системой индексы модуляции и схемы кодирования (MCS). Индекс представляет собой простое число, которое соответствует определенному сочетанию количества пространственных потоков, вида модуляции и схемы кодирования. Чем больше число в индексе, тем более высокую канальную скорость можно достичь. Полностью ознакомиться со списком индексов MCS можно здесь.
Что-либо изменять при настройке точки доступа здесь не требуется, особенно если вы не уверены в том, что вы делаете и что хотите получить. На практике иногда бывает необходимость отключить скоростные режимы в тяжелой эфирной обстановке, чтобы получить более стабильную связь, но на меньших скоростях.
Но чем большее количество состояний может иметь сигнал, тем ниже его помехоустойчивость. Различить два состояния можно даже при очень сильном уровне помех, а вот 64 состояния требуют достаточно высокого соотношения сигнал/шум. Таким образом, чем хуже эфирная обстановка, тем более простые способы модуляции можно использовать и тем ниже будет канальная скорость.
Теперь вернемся немного назад, на закладку Advanced, где сосредоточены опции для тонкой настройки работы точки доступа.
При установке Tx Power Mode в default устройство применит заранее заданные значения мощностей передатчика, специально подобранные для используемого чипа. Если Frequency Mode было выставлено в regulatory-domain, то произойдет ограничение мощности согласно региональным стандартам.
Отсюда же проистекает рекомендация снижать мощность точки доступа для обеспечения лучшего качества работы сети. И, наоборот, увеличение мощности точки может только ухудшить ситуацию. Дело в том, что параметры связи задает клиентское устройство, а не точка доступа. И если клиент видит хороший уровень сигнала от точки, то он выберет режим с высокой канальной скоростью, но в тоже время ни его передатчик, ни приемник точки не смогут обеспечить требуемого соотношения сигнал/шум и такая связь будет нестабильной. Внешне это будет проявляться как хороший уровень приема и высокая канальная скорость в свойствах соединения, но стабильной связи при этом не будет.
Данный режим имеет свои особенности, которые зависят от числа высокочастотных каналов (антенн), используемая нами hAP имеет два таких канала. В N-режиме точка доступа увеличивает излучаемую мощность на 3 dBm при двух каналах и на 5 dBm при трех. Поэтому на скриншоте выше мы установили мощность передатчика в 17 dBm, что будет соответствовать излучаемой мощности 20 dBm.
В AC-режиме точка наоборот будет снижать мощность на 3, 5 и 6 dBm при двух, трех и четырех каналах передачи, поэтому излучаемая мощность всегда будет равна заданной в параметре Tx Power.
Дополнительные материалы:
Mikrotik
The Dude
Помогла статья? Поддержи автора и новые статьи будут выходить чаще:
