Każdy, kto budował, kupował lub chociażby konfigurował radioodbiornik, prawdopodobnie słyszał takie słowa jak: czułość i selektywność.
Czułość – ten parametr pokazuje, jak dobrze twój odbiornik może odbierać sygnał nawet w najbardziej odległych lokalizacjach.
Selektywność, z kolei, pokazuje, jak dobrze odbiornik może dostosować się do danej częstotliwości bez wpływu innych częstotliwości. Te „inne częstotliwości”, czyli takie, które nie są związane z przesyłem sygnału z wybranej stacji radiowej, w tym przypadku odgrywają rolę zakłóceń radiowych.
Zwiększając moc nadajnika, zmuszamy odbiorniki o niskiej czułości do odbierania naszego sygnału za wszelką cenę. Istotną rolę odgrywa wzajemny wpływ sygnałów z różnych stacji radiowych, co utrudnia strojenie, obniżając jakość komunikacji radiowej.
W środowisku Wi-Fi wykorzystuje się pasmo radiowe jako medium do przesyłania danych. Dlatego wiele rzeczy, którymi posługiwali się radiotechnicy i radiomaniacy z przeszłości, a nawet sprzed kilku stuleci, wciąż ma znaczenie również dzisiaj.
Ale niektóre rzeczy się zmieniły. Na miejsce analogowego formatu weszło cyfrowe nadawanie, co spowodowało zmianę charakteru przesyłanego sygnału.
Poniżej znajduje się opis powszechnych czynników, które wpływają na funkcjonowanie sieci bezprzewodowych Wi-Fi w ramach standardów IEEE 802.11b/g/n.
Niektóre niuanse sieci Wi-Fi
Dla radiowego nadawania w dalekich lokalizacjach, gdy można odebrać na swoim odbiorniku tylko sygnał lokalnej stacji FM oraz jeszcze „Majak” w paśmie UKF — kwestia wzajemnego wpływu nie ma znaczenia.
Inaczej sprawa wygląda z urządzeniami Wi-Fi, które pracują tylko w dwóch ograniczonych pasmach: 2,4 i 5 GHz. Poniżej opisano kilka problemów, które trzeba znać lub przezwyciężać.
Problem pierwszy — różne standardy działają w różnych pasmach.
W paśmie 2,4 GHz działają urządzenia obsługujące standard 802.11b/g, a sieci standardu 802.11n w paśmie 5 GHz działają urządzenia standardu 802.11a i 802.11n.
Jak widać, tylko urządzenia standardu 802.11n mogą działać na paśmie 2,4 GHz i 5 GHz. W pozostałych przypadkach musimy albo wspierać transmisję w obu pasmach, albo pogodzić się z tym, że niektórzy klienci nie będą mogli połączyć się z naszą siecią.
Problem drugi — Urządzenia Wi-Fi działające w najbliższym zasięgu mogą używać tego samego pasma częstotliwości.
Dla urządzeń działających w paśmie 2,4 GHz w Rosji dostępne i dozwolone do użytku są 13 kanałów bezprzewodowych o szerokości 20 MHz dla standardu 802.11b/g/n lub 40 MHz dla standardu 802.11n z odstępami 5 MHz.
Dlatego każde bezprzewodowe urządzenie (klient lub punkt dostępowy) tworzy zakłócenia na sąsiednich kanałach. Inna sprawa, że moc nadajnika urządzenia klienckiego, na przykład smartfona, jest znacznie niższa niż w przypadku zwykłego punktu dostępowego. Dlatego w artykule będziemy mówić tylko o wzajemnym wpływie punktów dostępowych na siebie.
Najpopularniejszy kanał, który domyślnie oferuje się klientom, to 6. Nie warto jednak mieć złudzeń, że wybierając sąsiedni numer, pozbędziemy się parazytycznego wpływu. Punkt dostępowy pracujący na kanale 6 powoduje silne zakłócenia na kanałach 5 i 7 oraz słabsze na kanałach 4 i 8. W miarę wzrostu odstępów między kanałami ich wzajemny wpływ maleje. Dlatego, aby zminimalizować wzajemne zakłócenia, zaleca się, aby ich nośne częstotliwości były oddalone od siebie o 25 MHz (5 międzykanałowych odstępów).
Niestety, z wszystkich kanałów o małym wpływie na siebie dostępne są tylko 3: 1, 6 i 11.
Trzeba szukać jakiegoś sposobu na obejście istniejących ograniczeń. Na przykład wzajemny wpływ urządzeń można zrekompensować zmniejszeniem mocy.
O korzyści umiarkowania we wszystkim
Jak już wspomniano, zmniejszenie mocy nie zawsze jest złe. Co więcej, przy zwiększeniu mocy jakość odbioru może znacznie się pogorszyć i nie chodzi tu wcale o "słabość" punktu dostępowego. Poniżej przyjrzymy się przypadkom, w których może to być przydatne.
Obciążenie pasma radiowego
Efekt obciążenia można zobaczyć na własne oczy w momencie wyboru urządzenia do podłączenia. Jeśli w liście dostępnych sieci Wi-Fi znajduje się więcej niż trzy-cztery pozycje, można już mówić o obciążeniu pasma radiowego. Każda sieć jest źródłem zakłóceń dla sąsiednich. Zakłócenia wpływają na wydajność sieci, ponieważ znacznie zwiększają poziom hałasu, co prowadzi do konieczności ciągłego retransmitowania pakietów. W takiej sytuacji główną rekomendacją jest obniżenie mocy nadajnika w punkcie dostępowym, idealnie, aby przekonać wszystkich sąsiadów do zrobienia tego samego, aby nie przeszkadzać sobie nawzajem.
Sytuacja przypomina klasę szkolną podczas lekcji, gdy nauczyciel wyszedł. Każdy uczeń zaczyna rozmawiać z sąsiadem przy biurku i innymi kolegami z klasy. W ogólnym hałasie źle się słyszą i zaczynają mówić głośniej, potem jeszcze głośniej, a w końcu zaczynają krzyczeć. Nauczyciel szybko wraca do klasy, podejmuje jakieś środki dyscyplinarne i sytuacja wraca do normy. Jeśli w roli nauczyciela wyobrazimy sobie administratora sieci, a w roli uczniów właścicieli punktów dostępowych, to otrzymujemy niemal bezpośrednią analogię.
Asymetryczne połączenie
Jak już wcześniej wspomniano, moc nadajnika punktu dostępowego jest zazwyczaj 2-3 razy większa niż w mobilnych urządzeniach klienckich: tabletach, smartfonach, laptopach i tak dalej. Dlatego bardzo prawdopodobne jest pojawienie się „szarych stref”, gdzie klient będzie odbierał dobre, stabilne sygnały z punktu dostępowego, ale przesyłanie danych od klienta do punktu będzie działać „nie najlepiej”. Takie połączenie nazywa się asymetrycznym.
Aby utrzymać stabilne połączenie o dobrej jakości, niezwykle ważne jest, aby między urządzeniem klienckim a punktem dostępowym istniało symetryczne połączenie, w którym odbiór i transmisja w obu kierunkach działają wystarczająco efektywnie.
Rysunek 1. Asymetryczne połączenie na przykładzie planu mieszkania.
Aby uniknąć asymetrycznych połączeń, warto unikać nieprzemyślanego zwiększania mocy nadajnika.
Kiedy wymagane jest zwiększenie mocy
Poniższe czynniki wymagają zwiększenia mocy w celu zachowania stabilnego połączenia.
Zakłócenia od urządzeń radiowej komunikacji innych typów oraz innej elektroniki
Urządzenia Bluetooth, takie jak słuchawki, bezprzewodowe klawiatury i myszy, pracujące w zakresie częstotliwości 2.4 GHz, mogą powodować zakłócenia w działaniu punktu dostępowego oraz innych urządzeń Wi-Fi.
Poniżej wymienione urządzenia również mogą negatywnie wpływać na jakość sygnału:
- mikrofalówki;
- bezprzewodowe niani;
- monitory CRT, bezprzewodowe głośniki, bezprzewodowe telefony oraz inne urządzenia bezprzewodowe;
- zewnętrzne źródła napięcia, takie jak linie energetyczne i stacje transformacyjne,
- silniki elektryczne;
- kable z niewystarczającym ekranowaniem, a także kabel koncentryczny i złącza używane z niektórymi typami anten satelitarnych.
Duże odległości między urządzeniami Wi-Fi
Wszystkie urządzenia radiowe mają ograniczony zasięg. Oprócz konstrukcji urządzenia bezprzewodowego, maksymalny zasięg może być ograniczony przez czynniki zewnętrzne, takie jak obecność przeszkód, zakłócenia radiowe itp.
To wszystko prowadzi do powstawania lokalnych "strefy martwej", gdzie sygnał z punktu dostępowego "nie dociera" do urządzenia klienckiego.
Przeszkody w przepływie sygnału
Różne przeszkody (ściany, sufity, meble, metalowe drzwi itp.) znajdujące się między urządzeniami Wi-Fi mogą odbijać lub pochłaniać sygnały radiowe, co prowadzi do pogorszenia lub całkowitej utraty łączności.
Proste rzeczy, takie jak ściany żelbetonowe, pokrycia z blachy stalowej, stalowa konstrukcja, a nawet lustra i przyciemniane szyby, znacząco zmniejszają intensywność sygnału.
Interesujący fakt: ciało ludzkie osłabia sygnał o około 3 dB.
Poniżej przedstawiono tabelę utraty efektywności sygnału Wi-Fi podczas przechodzenia przez różne medium dla sieci 2.4 GHz.
* Efektywny zasięg — oznacza wielkość zmniejszenia zasięgu po przejściu przez odpowiednią przeszkodę w porównaniu z otwartą przestrzenią.
Podsumowanie częściowe
Jak już wspomniano, wysoka moc sygnału sama w sobie nie poprawia jakości połączenia Wi-Fi, ale może utrudniać nawiązanie dobrego połączenia.
Jednak istnieją sytuacje, gdy potrzebna jest wyższa moc do stabilnego przesyłania i odbioru sygnału radiowego Wi-Fi.
Takie sprzeczne wymagania.
Przydatne funkcje od Zyxel, które mogą pomóc.
Oczywiście, należy zastosować ciekawe funkcje, które pomogą wyjść z tej sprzecznej sytuacji.
WAŻNE! O wielu niuansach w budowie sieci bezprzewodowych, a także o możliwościach i praktycznym zastosowaniu sprzętu można dowiedzieć się na specjalistycznych kursach Zyxel - ZCNE. Aby dowiedzieć się o najbliższych kursach, można .
Client Steering
Jak wcześniej zauważono, opisane problemy głównie dotyczą pasma 2.4 GHz.
Szczęśliwi posiadacze nowoczesnych urządzeń mogą korzystać z pasma 5 GHz.
Zalety:
- więcej kanałów, więc łatwiej wybrać te, które będą miały minimalny wpływ na siebie;
- inne urządzenia, takie jak Bluetooth, nie korzystają z tego pasma;
- wsparcie dla kanałów o szerokości 20/40/80 MHz.
Wady:
- sygnał radiowy w tym paśmie gorzej przebija się przez przeszkody. Dlatego lepiej mieć nie jeden „super-silny” punkt dostępu, a dwa-trzy o skromniejszej mocy sygnału w różnych pomieszczeniach. Z drugiej strony, zapewni to bardziej równomierne pokrycie niż łapanie sygnału z jednego, ale „super-silnego”.
Jednak w praktyce, jak zawsze, pojawiają się niuanse. Na przykład, niektóre urządzenia, systemy operacyjne i oprogramowanie domyślnie nadal proponują „stare dobre” pasmo 2.4 GHz. Robi się to w celu zmniejszenia problemów z kompatybilnością i uproszczenia algorytmu łączenia się z siecią. Jeśli połączenie następuje automatycznie lub użytkownik nie zdążył zauważyć tego faktu - możliwość korzystania z pasma 5 GHz pozostaje na uboczu.
Zmień tę sytuację pomoże funkcja Client Steering, która domyślnie proponuje urządzeniom klienckim od razu połączyć się przy użyciu 5 GHz. Jeśli to pasmo nie jest obsługiwane przez klienta, wciąż może korzystać z 2.4 GHz.
Funkcja ta jest dostępna:
- w punktach dostępu Nebula i NebulaFlex;
- w kontrolerach sieci bezprzewodowej NXC2500 i NXC5500;
- w zaporach sieciowych z funkcją kontrolera.
Auto Healing
W poprzednich zdaniach przedstawiono wiele argumentów na rzecz elastycznego regulowania mocy. Jednak pozostaje uzasadnione pytanie: jak to zrobić?
Aby to osiągnąć, kontrolery sieci bezprzewodowej Zyxel posiadają specjalną funkcję: Auto Healing.
Kontroler z jej pomocą sprawdza stan i funkcjonalność punktów dostępu. Jeśli okaże się, że jeden z nich nie działa, sąsiednie punkty otrzymują polecenie zwiększenia mocy sygnału, aby wypełnić powstałą strefę ciszy. Po powrocie nieobecnego punktu dostępu do pracy sąsiednie punkty dostają dyspozycję zmniejszenia mocy sygnału, aby nie zakłócać pracy nawzajem.
Funkcja ta występuje również w specjalnej linii kontrolerów sieci bezprzewodowej: NXC2500 i NXC5500.
Chroniona bezprzewodowa granica sieci
Sąsiednie punkty dostępu z równoległej sieci nie tylko stwarzają zakłócenia, ale także mogą być wykorzystywane jako baza do ataku na sieć.
Kontroler sieci bezprzewodowej w swoim arsenale powinien walczyć z tym problemem. Kontrolery NXC2500 i NXC5500 dysponują wystarczającymi środkami, takimi jak standardowa autoryzacja WPA/WPA2-Enterprise, różne realizacje protokołu Extensible Authentication Protocol (EAP) oraz wbudowany firewall.
W ten sposób kontroler nie tylko wykrywa nieautoryzowane punkty dostępu, ale także blokuje podejrzane działania w sieci korporacyjnej, które z dużym prawdopodobieństwem mają złośliwe intencje.
Funkcja wykrywania rogue AP (Ograniczenie rogue AP)
Na początek wyjaśnijmy, co to jest Rogue AP.
Rogue AP to obce punkty dostępu, które nie są kontrolowane przez administratora sieci. Niemniej jednak znajdują się w zasięgu sieci Wi-Fi firmy. Na przykład mogą to być osobiste punkty dostępu pracowników, włączone bez zgody w sieci biurowej. Tego rodzaju samowola ma negatywny wpływ na bezpieczeństwo sieci.
Faktycznie takie urządzenia tworzą kanał do zdalnego połączenia z siecią firmy, omijając główny system ochrony.
Na przykład, obca stacja (RG) dostępu formalnie nie znajduje się w sieci przedsiębiorstwa, ale na niej stworzono sieć bezprzewodową o tej samej nazwie SSID, jak na legalnych stacjach dostępu. W konsekwencji stacja RG może być używana do przechwytywania haseł i innych poufnych informacji, gdy klienci korporacyjnej sieci przypadkowo próbują się do niej podłączyć i próbują przesłać swoje dane logowania. W wyniku tego dane logowania użytkowników będą znane właścicielowi stacji „phishingowej”.
Większość stacji dostępu firmy Zyxel wyposażona jest w wbudowaną funkcję skanowania pasma radiowego w celu wykrywania obcych punktów.
WAŻNE! Wykrywanie obcych punktów (AP Detection) będzie działać tylko wtedy, gdy co najmniej jeden z takich „strażniczych” punktów dostępu będzie ustawiony na tryb monitorowania sieci.
Po tym, jak stacja dostępu Zyxel, pracując w trybie monitorowania, wykryje obce punkty, można podjąć działania blokujące.
Załóżmy, że Rogue AP imituje legalną stację dostępu. Jak wspomniano wcześniej, atakujący może skopiować na fałszywej stacji korporacyjne ustawienia SSID. Wtedy stacja dostępu Zyxel spróbuje zakłócić niebezpieczną aktywność, wprowadzając zakłócenia poprzez wysyłanie szerokopasmowych fikcyjnych pakietów. To spowoduje, że klienci nie będą mogli połączyć się z Rogue AP i ich dane logowania zostaną przechwycone. I „szpiegowska” stacja dostępu nie będzie mogła wypełnić swojej misji.
Jak widzimy, wzajemny wpływ stacji dostępu nie tylko wprowadza nieprzyjemne zakłócenia w pracy, ale może być także wykorzystany do obrony przed atakami przestępców.
Podsumowanie
Materiał w ramach małego artykułu nie pozwala na omówienie wszystkich szczegółów. Jednak nawet przy pobieżnym przeglądzie widać, że projektowanie i utrzymanie sieci bezprzewodowej ma wystarczająco interesujące niuanse. Z jednej strony trzeba zwalczać wzajemny wpływ źródeł sygnału, w tym poprzez obniżenie mocy stacji dostępu. Z drugiej strony, konieczne jest utrzymanie poziomu sygnału na wystarczająco wysokim poziomie dla stabilnego połączenia.
Można obejść tę sprzeczność, korzystając ze specjalnych funkcji kontrolerów sieci bezprzewodowej.
Warto również zauważyć, że firma Zyxel pracuje nad udoskonaleniem wszystkich rozwiązań, które pomagają osiągnąć wysoką jakość łączności bez dużych wydatków.
Źródła
Źródło: habr.com
