Подобряване на производителността на Wi-Fi. Общи принципи и полезни неща

Всеки, който е сглобявал, купувал или поне настройвал радиоприемник, вероятно е чувал думи като: чувствителност и селективност (селективност).

Чувствителност - този параметър показва колко добре вашият приемник може да приеме сигнал дори в най-отдалечените райони.

А селективността, от своя страна, показва колко добре един приемник може да се настрои на определена честота, без да бъде повлиян от други честоти. Тези „други честоти“, тоест тези, които не са свързани с предаването на сигнала от избраната радиостанция, в този случай играят ролята на радиосмущения.

Чрез увеличаване на мощността на предавателя, ние принуждаваме приемниците с ниска чувствителност да приемат нашия сигнал на всяка цена. Важна роля играе взаимното влияние на сигналите от различни радиостанции един върху друг, което усложнява настройката, намалявайки качеството на радиокомуникациите.

Wi-Fi използва радио ефир като среда за предаване на данни. Следователно много неща, с които са работили радиоинженерите и радиолюбителите от миналото и дори предишния век, са все още актуални днес.

Но нещо се промени. За смяна аналогов Цифровото излъчване дойде във формата, което доведе до промяна в естеството на предавания сигнал.

Следното е описание на често срещани фактори, които влияят на работата на Wi-Fi безжични мрежи в рамките на стандартите IEEE 802.11b/g/n.

Някои нюанси на Wi-Fi мрежи

За ефирно радиоразпръскване далеч от големи населени места, когато можете да приемате на приемника си само сигнала на местна FM радиостанция, а също и „Маяк“ в УКВ диапазона, проблемът за взаимно влияние не възниква.

Друго нещо са Wi-Fi устройствата, които работят само в две ограничени ленти: 2,4 и 5 GHz. По-долу са няколко проблема, които трябва, ако не да преодолеете, то да знаете как да ги заобиколите.

Проблем първи — различните стандарти работят с различни диапазони.

В диапазона 2.4 GHz работят устройства, които поддържат стандарта 802.11b/g, и мрежите на стандарта 802.11n; в диапазона 5 GHz работят устройства, работещи в стандарта 802.11a и 802.11n.

Както можете да видите, само устройства 802.11n могат да работят както в 2.4 GHz, така и в 5 GHz ленти. В други случаи трябва или да поддържаме излъчване в двете ленти, или да приемем факта, че някои клиенти няма да могат да се свържат с нашата мрежа.

Проблем два — Wi-Fi устройствата, работещи в най-близкия обхват, могат да използват същия честотен диапазон.

За устройства, работещи в честотната лента 2,4 GHz, са налични и одобрени за използване в Русия 13 безжични канала с ширина 20 MHz за стандарта 802.11b/g/n или 40 MHz за стандарта 802.11n на интервали от 5 MHz.

Следователно всяко безжично устройство (клиент или точка за достъп) създава смущения в съседни канали. Друго нещо е, че мощността на предавателя на клиентско устройство, например смартфон, е значително по-ниска от тази на най-често срещаната точка за достъп. Следователно в цялата статия ще говорим само за взаимното влияние на точките за достъп една върху друга.

Най-популярният канал, който се предлага на клиентите по подразбиране е 6. Но не се заблуждавайте, че избирайки съседния номер, ще се освободим от паразитното влияние. Точка за достъп, работеща на канал 6, създава силни смущения на канали 5 и 7 и по-слаби смущения на канали 4 и 8. С увеличаването на пропуските между каналите тяхното взаимно влияние намалява. Следователно, за да се сведат до минимум взаимните смущения, е много желателно техните носещи честоти да са на разстояние 25 MHz една от друга (интервали от 5 канала).

Проблемът е, че от всички канали с малко влияние един върху друг са налични само 3 канала: това са 1, 6 и 11.

Трябва да потърсим начин да заобиколим съществуващите ограничения. Например, взаимното влияние на устройствата може да бъде компенсирано чрез намаляване на мощността.

За ползите от умереността във всичко

Както бе споменато по-горе, намалената мощност не винаги е нещо лошо. Освен това с увеличаване на мощността качеството на приемане може да се влоши значително и това изобщо не е въпрос на „слабостта“ на точката за достъп. По-долу ще разгледаме случаите, в които това може да бъде полезно.

Зареждат се радиопредавания

Ефектът от задръстванията може да се види от първа ръка в момента, в който изберете устройство за свързване. Ако в списъка за избор на Wi-Fi мрежа има повече от три или четири елемента, вече можем да говорим за зареждане на радиоефира. Освен това всяка мрежа е източник на смущения за своите съседи. И смущенията се отразяват на производителността на мрежата, защото драстично увеличават нивото на шума и това води до необходимостта от постоянно повторно изпращане на пакети. В този случай основната препоръка е да се намали мощността на предавателя в точката за достъп, в идеалния случай да се убедят всички съседи да направят същото, за да не си пречат.

Ситуацията напомня училищен час по време на урок, когато учителят отсъства. Всеки ученик започва да говори със съседа си по бюрото и други съученици. В общия шум те не се чуват добре и започват да говорят по-високо, след това още по-високо и накрая започват да крещят. Учителят бързо изтича в класната стая, взе някои дисциплинарни мерки и нормалната ситуация се възстанови. Ако си представим мрежов администратор в ролята на учител, а собственици на точки за достъп в ролята на ученици, ще получим почти директна аналогия.

Асиметрична връзка

Както споменахме по-рано, мощността на предавателя на точка за достъп обикновено е 2-3 пъти по-силна, отколкото на клиентските мобилни устройства: таблети, смартфони, лаптопи и т.н. Следователно е много вероятно да се появят „сиви зони“, където клиентът ще получи добър стабилен сигнал от точката за достъп, но предаването от клиента към точката няма да работи много добре. Тази връзка се нарича асиметрична.

За поддържане на стабилна комуникация с добро качество е много желателно да има симетрична връзка между клиентското устройство и точката за достъп, когато приемането и предаването в двете посоки работят доста ефективно.

Фигура 1. Асиметрична връзка с помощта на пример за план на апартамент.

За да избегнете асиметрични връзки, трябва да избягвате прибързаното увеличаване на мощността на предавателя.

Когато е необходима повече мощност

Изброените по-долу фактори изискват повишена мощност за поддържане на стабилна връзка.

Смущения от други видове радиокомуникационни устройства и друга електроника

Bluetooth устройства, като слушалки, безжични клавиатури и мишки, работещи в честотен диапазон 2.4 GHz и пречещи на работата на точката за достъп и други Wi-Fi устройства.

Следните устройства също могат да имат отрицателно въздействие върху качеството на сигнала:

• микровълнови печки;
• бебефони;
• CRT монитори, безжични високоговорители, безжични телефони и други безжични устройства;
• външни източници на електрическо напрежение, като електропроводи и електрически подстанции,
• електродвигатели;
• кабели с недостатъчно екраниране и коаксиален кабел и съединители, използвани с някои видове сателитни антени.

Големи разстояния между Wi-Fi устройства

Всички радиоустройства имат ограничен обхват. В допълнение към конструктивните характеристики на безжичното устройство, максималният обхват може да бъде намален от външни фактори като препятствия, радиосмущения и т.н.

Всичко това води до образуването на локални „недостъпни зони“, където сигналът от точката за достъп „не достига“ до клиентското устройство.

Препятствия за преминаване на сигнала

Различни препятствия (стени, тавани, мебели, метални врати и др.), разположени между Wi-Fi устройствата, могат да отразяват или поглъщат радиосигнали, което води до влошаване или пълна загуба на комуникация.

Такива прости и ясни неща като стоманобетонни стени, ламарина, стоманена рамка и дори огледала и тонирани стъкла значително намаляват интензитета на сигнала.

Интересен факт: Човешкото тяло отслабва сигнала с около 3 dB.

По-долу е дадена таблица на загуба на ефективност на Wi-Fi сигнала при преминаване през различни среди за 2.4 GHz мрежа.

* Ефективно разстояние — обозначава степента на намаляване на обхвата след преминаване на съответното препятствие в сравнение с открито пространство.

Нека да обобщим междинните резултати

Както бе споменато по-горе, високата сила на сигнала сама по себе си не подобрява качеството на Wi-Fi комуникацията, но може да попречи на установяването на добра връзка.

В същото време има ситуации, когато е необходимо да се осигури по-висока мощност за стабилно предаване и приемане на Wi-Fi радиосигнал.

Това са толкова противоречиви искания.

Полезни функции от Zyxel, които могат да помогнат

Очевидно трябва да използвате някои интересни функции, които ще ви помогнат да излезете от тази противоречива ситуация.

ВАЖНО! Можете да научите за многото нюанси при изграждането на безжични мрежи, както и за възможностите и практическото използване на оборудването в специализираните курсове Zyxel - ZCNE. Можете да научите за предстоящите курсове тук.

Управление на клиента

Както беше отбелязано по-рано, описаните проблеми засягат основно диапазона от 2.4 GHz.
Щастливите собственици на модерни устройства могат да използват честотния диапазон от 5 GHz.

Предимства:

• има повече канали, така че е по-лесно да изберете тези, които ще си влияят минимално;
• други устройства, като Bluetooth, не използват този обхват;
• поддръжка на 20/40/80 MHz канали.

Недостатъци:

• Радиосигнал в този диапазон преминава по-малко добре през препятствия. Ето защо е препоръчително да имате не една „супер ударна“, а две или три точки за достъп с по-скромна сила на сигнала в различни стаи. От друга страна, това ще даде по-равномерно покритие, отколкото да хванете сигнал от един, но "супер силен".

На практика обаче, както винаги, възникват нюанси. Например, някои устройства, операционни системи и софтуер все още предлагат „добрата стара“ честотна лента от 2.4 GHz за връзки по подразбиране. Това се прави, за да се намалят проблемите със съвместимостта и да се опрости алгоритъмът на мрежовата връзка. Ако връзката се осъществи автоматично или потребителят не е имал време да забележи този факт, възможността за използване на честотната лента от 5 GHz ще остане встрани.

Функцията Client Steering, която по подразбиране предлага на клиентските устройства незабавно да се свържат през 5 GHz, ще помогне да се промени това обстоятелство. Ако тази лента не се поддържа от клиента, той пак ще може да използва 2.4 GHz.

Тази функция е налична:

• в точки за достъп Nebula и NebulaFlex;
• в контролери за безжична мрежа NXC2500 и NXC5500;
• в защитни стени с функция контролер.

Автоматично лечение

По-горе бяха дадени много аргументи в полза на гъвкавото управление на мощността. Остава обаче разумният въпрос: как да стане това?

За тази цел безжичните мрежови контролери Zyxel имат специална функция: Auto Healing.
Контролерът го използва за проверка на състоянието и производителността на точките за достъп. Ако се окаже, че един от каналите за достъп не работи, тогава съседните ще бъдат инструктирани да увеличат силата на сигнала, за да запълнят получената зона на тишина. След като липсващата точка за достъп се върне в експлоатация, съседните точки се инструктират да намалят силата на сигнала, за да не си пречат взаимно.

Тази функция е включена и в специалната линия безжични контролери: NXC2500 и NXC5500.

Сигурен край на безжичната мрежа

Съседните точки за достъп от паралелна мрежа не само създават смущения, но могат да се използват и като трамплин за атака срещу мрежата.

От своя страна контролерът на безжичната мрежа трябва да се справи с това. Контролерите NXC2500 и NXC5500 имат достатъчно инструменти в своя арсенал, като стандартно WPA/WPA2-Enterprise удостоверяване, различни реализации на Extensible Authentication Protocol (EAP) и вградена защитна стена.

По този начин контролерът не само намира неоторизирани точки за достъп, но и блокира подозрителни действия в корпоративната мрежа, които най-вероятно носят злонамерени намерения.

Rogue AP Detection (Rogue AP Containment)

Първо, нека разберем какво е Rogue AP.

Измамните AP са чужди точки за достъп, които не са под контрола на мрежовия администратор. Те обаче присъстват в обхвата на корпоративната Wi-Fi мрежа. Например, това могат да бъдат лични точки за достъп на служители, включени в мрежови гнезда на работния офис без разрешение. Този вид аматьорска дейност се отразява зле на мрежовата сигурност.

Всъщност такива устройства образуват канал за свързване на трети страни към корпоративната мрежа, заобикаляйки основната система за сигурност.

Например чужда точка за достъп (RG) не е формално разположена в мрежата на предприятието, но в нея е създадена безжична мрежа със същото SSID име като на законните точки за достъп. В резултат на това RG точката може да се използва за прихващане на пароли и друга чувствителна информация, когато клиенти в корпоративна мрежа по погрешка се опитат да се свържат с нея и се опитат да предадат своите идентификационни данни. В резултат на това идентификационните данни на потребителя ще бъдат известни на собственика на точката за „фишинг“.

Повечето Zyxel точки за достъп имат вградена функция за радио сканиране за идентифициране на неоторизирани точки.

ВАЖНО! Откриването на чужди точки (AP Detection) ще работи само ако поне една от тези „сентинелни“ точки за достъп е конфигурирана да работи в режим на наблюдение на мрежата.

След като точката за достъп Zyxel, когато работи в режим на наблюдение, открие чужди точки, може да се предприеме процедура за блокиране.

Да приемем, че Rogue AP имитира легитимна точка за достъп. Както бе споменато по-горе, нападателят може да дублира корпоративните настройки на SSID на фалшива точка. След това Zyxel точката за достъп ще се опита да се намеси в опасна дейност, като се намеси чрез излъчване на фиктивни пакети. Това ще попречи на клиентите да се свържат с Rogue AP и да прихванат техните идентификационни данни. И „шпионската“ точка за достъп няма да може да изпълни мисията си.

Както можете да видите, взаимното влияние на точките за достъп не само въвежда досадни смущения в работата на другите, но може да се използва и за защита срещу атаки от нарушители.

Заключение

Материалът в кратка статия не ни позволява да говорим за всички нюанси. Но дори и с бърз преглед става ясно, че развитието и поддръжката на безжична мрежа има доста интересни нюанси. От една страна, е необходимо да се борим с взаимното влияние на източниците на сигнал, включително чрез намаляване на мощността на точките за достъп. От друга страна е необходимо нивото на сигнала да се поддържа на достатъчно високо ниво за стабилна комуникация.

Можете да заобиколите това противоречие, като използвате специални функции на безжичните мрежови контролери.

Заслужава да се отбележи и фактът, че Zyxel работи за подобряване на всичко, което помага за постигане на висококачествени комуникации, без да се прибягва до високи разходи.

източници

1. Общи препоръки за изграждане на безжични мрежи
2. Какво влияе върху работата на безжичните Wi-Fi мрежи? Какъв може да е източникът на смущения и какви са възможните причини?
3. Конфигуриране на Rogue AP Detection на точки за достъп от серия NWA3000-N
4. Информация за курса на ZCNE

Източник: www.habr.com