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:
1. Измеряйте скорость, используя корректная меру
Первая ошибка многих людей - определение как быстро работает их беспроводная связь на основе пункта "Скорость" в окне свойств беспроводной сети Windows.
Рисунок 1. Не обращайте внимание на это число
На самом деле, это число лишь отдаленно связано с фактической пропускной способностью беспроводного соединения. Тут выводится значение, которое указывает выводить драйвер беспроводного адаптера - link rate .
Link rate называют еще PHY (physical layer - физический уровень) - максимальная скорость, с которой данные могут перемещаться через беспроводную связь между беспроводным клиентом и беспроводным маршрутизатором. Для сетевой карты 10/100 Ethernet, вы обычно видите скорость 100 Mbps, а для гигабитной сетевухи, вы увидите 1000 Mbps (если вы подключены к гигабитному порту коммутатора).
Скорость получателя на прикладном уровне (application layer) будет гораздо ниже, чем скорость физического уровня. В самом деле, link rate "300 Mbps" обычно соответствует скорости от 50 до 90 Mbps на уровне TCP/UDP (в зависимости от используемого 802.11n роутера и адаптера).
Причина столь существенной разницы - большие "накладные расходы", связанные с беспроводными соединениями (много битов используются для передачи информации другим, а не целевым получателям; плюс данные повторной передачи в связи с ненадежностью беспроводной связи)
Чтобы получить более точное измерение скорости беспроводного соединения, необходимо использовать методы, который на самом деле измеряет скорость доставки. А именно:
- расчет скорости делением размера файла на время передачи. LAN Speed Test делает то же самое автоматически под Windows
- копирование файлов и использование Networking monitor (Start > Run perfmon.msc ) в XP
- использование NetMeter во время просмотра потокового видео или передачи файлов
- использование в командной строке Iperf и графической оболочки под нее Jperf . Удобный графический интерфейс + роутер cisco на удаленной стороне позволяют проверить скорость канала связи
Соединение через WiFi не всегда способно обеспечить такую же скорость, как и кабельное подключение. Среди основных причин можно выделить неправильные настройки маршрутизатора, конфликты с точками доступа соседей и неправильный выбор места размещения роутера. Скорость также режется при использовании устаревшего оборудования или старых версий прошивки.
Как определить, что режется скорость по WiFi
Интернет-провайдеры указывают в договоре максимально возможную скорость доступа. Реальная ширина пропускного канала обычно ниже заявленной. В домашних условиях легко проверить, связано ли это с ограничениями на стороне провайдера или с использованием WiFi. Для этого подключите кабель Ethernet напрямую к устройству, с которого осуществляется выход в Интернет.
Отройте онлайн-сервис Speedtest в любом браузере и кликните «Begin Test». Сайт автоматически определит ближайший сервер, через который будет производиться проверка скорости. Компьютер обменяется данными с выбранным сервером для выяснения текущей скорости Интернета. Дождитесь окончания операции, после чего запомните или запишите её результат.
Затем подключите интернет-кабель к роутеру, включите его в сеть и подключитесь к WiFi с того же устройства, на котором вы тестировали скорость. Откройте сайт ещё раз и повторите замер. Если результаты первого и второго тестов значительно отличаются, скорость режется именно из-за использования беспроводного Интернета.
Помехи от беспроводного оборудования соседей
Чаще всего эта причина проявляется в многоквартирных домах с большим количеством установленных точек доступа к WiFi. Беспроводная сеть может работать в одном из двух диапазонов: 2,4 или 5 ГГц. Более распространён первый вариант. При этом фактическая частота может составлять от 2,412 до 2,484 ГГц с шагом 0,005 ГГц, в зависимости от выбранного канала.
Диапазон 2,4 ГГц разделён на 14 отрезков, но не все они могут быть доступны для легального использования в той или иной стране. Например, в США применяются только каналы 1-11, в России: 1-13, в Японии: 1-14. Выбор неправильного значения может привести к нарушению законодательства государства, в котором работает оборудование.
Если точки доступа соседей используют тот же канал, что и ваш роутер, возникает интерференция (наложение радиоволн). В результате этого режется скорость Интернета по WiFi. Рекомендуется провести анализ текущей загруженности частот. Самый популярный программный инструмент, применяемый для этих целей — утилита inSSIDer, разработанная компанией MetaGeek.
Установите программу, запустите исполняемый файл и нажмите кнопку «Начать сканирование» в левом верхнем углу окна программы. На графике справа будут отображаться найденные сети WiFi и каналы, на которых они работают. Найдите диапазон, на котором размещено наименьшее количество сетей с высоким уровнем приёма, после чего выберите его в панели управления маршрутизатором.
Обратите внимание! Ширина каждого канала может составлять 20 или 40 МГц. Не пересекаются только каналы 1, 6 и 11. Используйте одно из этих значений для оптимальной настройки сети. Также можно выбрать автоматическое определение наименее загруженных частот в параметрах роутера.
Высокая загруженность диапазона
В больших городах количество доступных сетей на 2,4 ГГц может быть настолько высоким, что изменение канала WiFi не приводит к желаемому результату. Скорость передачи данных режется даже после выбора самого свободного отрезка частотного диапазона. Оптимальное решение этой проблемы — переход на диапазон 5 ГГц, который ещё не получил достаточного распространения.
Его использование возможно на двухдиапазонных роутерах. Такие маршрутизаторы создают сразу две сети, которые имеют различные названия, параметры шифрования и авторизации. Клиентские устройства, радиомодуль которых поддерживает работу на 5 ГГц, смогут подключиться к WiFi в этом диапазоне. Устаревшие модели будут подключаться ко второй сети. При такой схеме работы следует учитывать ряд недостатков, основные из которых:
- Меньшая зона покрытия при наличии преград, обусловленная физическими свойствами радиоволн этой длины.
- Отсутствие совместимости со старыми девайсами.
- Высокая стоимость двухдиапазонного оборудования.
Проблемы с маршрутизатором
Основная ошибка, допускаемая пользователями при организации домашней WiFi сети — неправильный выбор расположения роутера. Он приводит к плохому приёму сигнала на клиентских устройствах, из-за которого и режется скорость Интернета. Уточнить уровень сигнала можно по количеству отметок на значке WiFi, расположенном в трее (нижнем правом углу) операционной системы Windows. На мобильных девайсах статус подключения к Интернету и уровень сигнала можно проверить в верхней части экрана, на панели уведомлений.
Рекомендуется устанавливать роутер в центральной комнате помещения, в котором он будет использоваться. Такое расположение обеспечивает высокий уровень приёма WiFi во всех комнатах квартиры или офиса. При установке в углу помещения, отдалённые комнаты не смогут подключаться к беспроводной сети или будут получать Интернет на низкой скорости.
Важно! На качество связи с маршрутизатором также влияют мощность передатчика, количество установленных антенн и расстояние от работающих источников электромагнитного излучения. Чтобы скорость Интернета не резалась, старайтесь устанавливать роутер вдали от микроволновых печей, холодильников и прочей бытовой техники.
Также проверьте корректность выбора режима WiFi в настройках маршрутизатора. Он отвечает за максимальную скорость передачи данных и обратную совместимость со старыми устройствами. Например, если выбран пункт «Только 11b», скорость WiFi будет резаться до 11 Мбит/с, а значение «Только 11g» ограничивает полосу пропускания до 54 Мбит/с.
Войти в веб-интерфейс роутера можно по адресу, который указан на его нижней панели. Для моделей TP-Link выбор нужных параметров производится в разделе «Беспроводной режим -> Настройки беспроводного режима». Рекомендуемые значения при наличии старых моделей в сети — «11bgn смешанный» и «11bg смешанный». Если все домашние или офисные девайсы поддерживают стандарт «802.11n», отметьте пункт «Только 11n».
В меню «Защита беспроводного режима» установите тип защиты WPA/WPA2, так как применение устаревшего метода WEP режет скорость WiFi. Измените автоматический выбор типа шифрования на протокол «Advanced Encryption Standard» (AES). Он обеспечивает большую безопасность сети при меньшем влиянии на скорость передачи данных.
Перейдите на вкладку с дополнительными параметрами беспроводной сети. На TP-Link это «Беспроводной режим -> Расширенные настройки». Найдите и активируйте параметр «WiFi Multimedia» (WMM). Этот протокол позволяет задать высокий приоритет для мультимедийного трафика, тем самым ускоряя его передачу.
В настройках подключаемых девайсов также необходимо активировать эту функцию. Откройте диспетчер устройств в панели управления операционной системы Windows. Найдите сетевой адаптер и перейдите к его свойствам. На вкладке «Дополнительно» выберите строку «WMM» в списке слева. Справа укажите значение «Включено» или «Enabled». Сохраните конфигурацию нажатием кнопки «ОК».
Ещё один параметр, на который следует обратить внимание при настройке маршрутизатора — мощность передатчика или «Tx Power». Эта величина указывается в процентах от максимальной мощности оборудования. Если точка доступа находится на большом расстоянии, установите значение «100%» для улучшения приёма WiFi.
Устаревшая прошивка устройств
Производители роутеров и других беспроводных устройств регулярно оптимизируют программное обеспечение для получения максимальной скорости работы. Скачать новую версию прошивки можно в Интернете, на сайте разработчика. Обновление производится методом загрузки файла на устройство через админ-панель. Путь в меню маршрутизаторов различных торговых марок отличается:
- TP-Link: «Системные инструменты -> Обновление встроенного ПО»;
- D-Link: «Система -> Обновление ПО»;
- ASUS: «Администрирование -> Обновление микропрограммы»;
- Zyxel: «Информация о системе -> Обновления»;
Совет! При установке программного обеспечения учитывайте аппаратную версию роутера. Она указывается на наклейке или в документации к устройству.
На клиентском оборудовании (ноутбуках, компьютерах и прочей технике, подключаемой к WiFi) следует проверить версии сетевых драйверов. ОС Windows позволяет обновить встроенные программы через панель управления, в разделе «Диспетчер устройств». Откройте вкладку «Сетевые адаптеры» и выберите используемый радиомодуль. В разделе «Драйвер» кликните «Обновить» и выберите автоматический поиск программного обеспечения в Интернете. После этого перезагрузите компьютер и снова подключитесь к беспроводному Интернету.
Обучающее видео: Как и почему режется скорость Интернета по WiFi
Использование дополнительного оборудования
Если после устранения всех проблем скорость Интернета в отдалённых комнатах продолжает резаться, используйте дополнительное оборудование для усиления сигнала. К нему относятся: внешние антенны для роутеров, беспроводные адаптеры повышенной мощности для компьютеров, WiFi репитеры.
При выборе антенны учитывайте коэффициент усиления и тип разъёма, при помощи которого она подключается к точке доступа. Обычно производители указывают список оборудования, рекомендуемый для использования с определёнными моделями устройств. При подключении сторонних антенн, не протестированных на совместимость, могут возникнуть трудности с дальнейшим гарантийным обслуживанием.
Репитер позволяет увеличить покрытие и получить высокую скорость Интернета даже на значительном расстоянии от маршрутизатора. Благодаря использованию встроенного блока питания такие девайсы имеют компактный размер. Для их использования достаточно включить устройство в розетку и нажать кнопку «WiFi Protected Setup» (WPS) на корпусе. После этого такую же кнопку необходимо нажать на самом роутере или активировать быстрое подключение через веб-интерфейс.
Беспроводные сети прошли долгий путь за последние 15 лет. И даже сегодня неустойчивая скорость WiFi- является проблемой в некоторых ситуациях. На это может влиять очень много вещей – от настройки маршрутизатора до помех в доме и расстояния между устройствами. К счастью, почти всегда есть способ исправить низкую скорость передачи данных.
Если вы когда-либо возились с настройками вашего маршрутизатора, вы наверняка замечали слово «канал». Большинство маршрутизаторов имеют набор каналов, настроенных на авто-режим, но я уверен, что многие видели в этом списке дюжину каналов, и задумывались, для чего они, и какой из них быстрее. Что ж, оказывается, что некоторые каналы действительно быстрее, но это не значит, что нужно открывать настройки и менять их значения. Читайте дальше, чтобы узнать больше о каналах 802.11, интерференции и разнице между 2.4 ГГц и 5ГГц WiFi.
Каналы 1, 6 и 11
Прежде всего, давайте поговорим о 2.4 ГГц, так как почти все WiFi-установки используют этот диапазон. 802.11ac, который дебютировал в 2013 году, движется к принятию 5 ГГц, но благодаря обратной совместимости и маршрутизаторам dual-radio диапазон 2.4 ГГц будет основным еще длительное время.
Все версии Wi-Fi, вплоть до 802.11n (A, B, G, N) между частотами 2400 и 2500 МГц. Эти 100 МГц разделены на 14 каналов по 20 МГц каждый. Как вы уже наверное посчитали, 14 по 20 - это намного больше, чем 100 МГц, в следствии чего, каждый канал связан как минимум с двумя (а обычно 4) другими каналами (см. диаграмму выше). Как можно представить, использование перекрывающихся каналов не очень хорошо сказывается на работе устройств - это одна из основных причин плохой пропускной способности беспроводных сетей,
К счастью, каналы 1, 6 и 11 расположены достаточно далеко друг от друга, так что они не пересекаются. На установке не являющейся MIMO (т.е. 802.11 a, b или g), вы всегда должны пытаться использовать канал 1, 6 или 11. Если вы используете 802.11n с каналами по 20 МГц, то также можно использовать 1, 6 и 11, если вы хотите использовать каналы по 40 МГц, то знайте, что радиоволны могут быть очень перегружены, если вы не живете в частном доме в малозаселенной местности.
Какие каналы использовать в застроенном районе?
Если вы хотите добиться максимальной пропускной способности и минимальной интерференции, каналы 1, 6 и 11 являются лучшим выбором, но в зависимости от других беспроводных сетей в вашем районе, один из этих каналов может быть гораздо удобнее, чем другие.
К примеру, если вы используете канал 1, а кто-то за стеной использует канал 2, ваша пропускная способность будет падать. В этой ситуации придется поменять канал на 11, чтоб полностью избежать помех, хотя 6 тоже подойдет. Может быть соблазнительно использовать другой канал, кроме 1, 6 и 11, но помните, что тогда вы будете причиной помех.
В идеале лучше поговорить с соседями и настроить каждый маршрутизатор на каналы 1, 6 и 11. Имейте в виду, что внутренние стены могут очень ослаблять сигнал. Если между вами и соседом кирпичная стена, то вы, вероятно, оба можете использовать канал 1, не мешая друг другу. Но если это тонкая стенка, вы должны использовать разные каналы.
Есть способы, которые помогут найти самый чистый канал, например Vistumbler, но зачастую удобнее переключаться между каналами 1, 6 и 11, пока не найдете самый чистый сигнал. Если у вас есть два ноутбука, вы можете скопировать файл между ними, чтобы проверить пропускную способность каждого канала.
Что насчет 5 Ггц?
Самое лучшее в частоте 5 ГГц (802.11n и 802.11ac) это наличие гораздо большего количества свободного места на более высоких частотах, которые предлагают 23 неперекрывающихся канала по 20 Мгц.
Стоит также отметить, что начиная с 802.11n беспроводные технологии становятся более продвинутыми, сравнивая с 802.11b и g. Если у вас есть современный маршрутизатор стандарта 802.11n, он, скорее всего, имеет способность выбирать правильный канал и менять выходную мощность для максимизации пропускной способности и минимизации помех. Если вы используете 5 ГГц, и ваши стены толщиной не с лист бумаги, то вы можете использовать каналы по 40, 80, и 160 МГц.
В конце концов, так как все оборудование обновляется и движется в сторону 5ГГц, выбор правильного канала становится проблемой вчерашнего дня. Конечно, все еще бывают случаи, когда имеет смысл настроить выбор канала маршрутизатором, но, когда вы имеете дело с MIMO, прибор сам сделает свое дело.
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.
