На скорость беспроводной передачи данных могут влиять многие факторы, в том числе расстояние между устройствами, частота беспроводного сигнала и условия окружающей среды. Узнайте, как оптимизировать беспроводную сеть для увеличения скорости интернет соединения.
На работу беспроводных сетей воздействует много различного рода помех не всегда зависящих от оборудования. Обстоятельства влияющие на качество сети могут зависеть от самой сети, от используемой технологии, от местности, от особенности работы самого метода беспроводной передачи и от многого другого. Приняв определенные меры можно либо свести к минимуму, либо устранить полностью негативные воздействия на сеть за счет модернизации оборудования и хорошего планирования.
Физические препятствия
У сигналов беспроводной связи могут возникать проблемы с прохождением сквозь твердые объекты (холмы, здания, просто стены и даже люди). Такие препятствия могут приводить к наводкам, помехам или просто вносить дополнительное затухание в радиосигнал. Чтобы снизить негативное влияние на мощность сигнала необходимо обеспечить прямую видимость между приемником и передатчиком. Очевидно, что в реальном мире это не всегда осуществимо, но можно свести к минимуму отрицательный эффект, настраиваясь на определенные доступные частоты. Как правило, чем ниже частота, тем лучше проникающие характеристики волн. Однако, чем выше частота, тем лучше отражающая способность волны, поэтому в некоторых случаях переотражение сигнала до приемника может сработать лучше, чем попытка отправить сигнал сквозь стену.
Сетевой диапазон и расстояние между устройствами
Для беспроводного соединения, чем дальше друг от друга находятся сетевые устройства, тем сильнее падает мощность сигнала. Это связано с тем, что беспроводной сигнал по мере распространения рассеивается по охваченной широкой зоне и становится слабее. Пример расчётов приведен ниже.
Из примера видно, что если расстояние между роутером и принимающим устройством удваивается, то сигнал становится в 8 раз слабее, и скорость падает.
Взаимные помехи беспроводной сети (межканальная интерференция)
Беспроводные сети стали распространены повсеместно и отправка данных всё чаще осуществляется по воздуху, а не по оптическому кабелю. Низкая скорость соединения может быть следствием взаимных помех от устройств, работающих в одном диапазоне, например, мобильных телефонов и микроволновых печей. Для наиболее популярных частотных полос, работающих в нелицензируемом диапазоне, например, 2,4 ГГц, перегрузка беспроводных сигналов может привести к тому, что устройства не смогут работать на приемлемом уровне.
Чтобы избежать этой проблемы и получить высокую скорость соединения, можно использовать другие доступные частоты. Сейчас одной из самых популярных становится частота 5 ГГц. При построении сети в районах с высокой плотностью рекомендуется согласовывать свои работы с ближайшими предприятиями, операторами и т.п.
Совместное использование
При совместном использовании точки доступа необходимо устанавливать соединение моментально со всеми устройствами, использующими сеть. В зависимости от количества передающих радиостанций, точка доступа предоставляет ресурсы каждому абоненту индивидуально. Сетевое оборудование с поддержкой полнодуплексного режима может передавать и получать сигналы одновременно, тогда как оборудование с полудуплексным режимом отправляет или получает данные только поочередно.
Нагрузка на сеть
Чем больше пропускная способность сети нагружена подключенными клиентами, тем меньше трафика приходится на каждого из них. Как только требования к пропускной способности сети возрастают, возникает потребность в модернизации оборудования, для поддержания производительности и надежности сети на высоком уровне.
Неправильно развернутые антенны
Распространение сигналов ограничивается направлением антенны, поэтому для повышения производительности сети необходимо правильно их устанавливать и позиционировать. Проще всего устанавливать антенны узконаправленного типа, которые для гарантированной доставки сигнала должны "смотреть" прямо на принимающий адаптер иначе скорость сигнала будет низкой. Другие типы антенн требуют более сложного ориентирования. Широкополосные антенны работают в вертикальной и горизонтальной плоскости, а всенаправленные антенны могут работать только в одной плоскости, но при этом во всех направлениях.
Характеристики окружающей среды
Скорость передачи беспроводных сигналов внутри помещений может зависеть от конструкции стен. Наличие капитальных стен (арматурная сетка + бетон) заметно влияют на беспроводные сети. И чем толще стены, тем хуже проходит через них сигнал и тем сильнее падает мощность.
Ограничения спектрального канала
Как правило, ограничение влияет только на беспроводные сети, работающие в таких популярных частотных диапазонах как 2,4 ГГц. Но когда люди массово перейдут на диапазон 5 ГГц, ограничение затронет и его. Беспроводные сети работают в частотных поддиапазонах, называемых каналами. Каналы занимают небольшую полосу пропускания внутри общей рабочей частотной полосы.
Диапазон 2,4 ГГц состоит из 14 каналов в пределах 2401 — 2495 МГц, из них для обычных пользователей доступны только первые 13 каналов. Каналы работают с полосой пропускания равной 22 МГц (в настройках роутеров для упрощения указывают значение 20 МГц) и разнесены друг от друга на 5 МГц относительно центральных частот.
Каналы перекрывают друг друга по частотам и использование соседних каналов может вызвать помехи. Поэтому в пределах одной области рекомендуется по возможности использовать три непересекающихся канала 1, 6 и 11.
Переотражения сигнала
Переотражение сигнала или интерференционное замирание обычно происходит в зданиях со сложной планировкой. Сигналы, отражаясь от окружающих предметов, достигают приемника по различающимся траекториям и в разное время. Когда сигналы доходят до приемника, они могут оказаться в противофазе и нейтрализовать друг друга. Разброс задержки по времени создает между сигналами межсимвольную интерференцию (МСИ, InterSymbol Interference, ISI). Это вызывает искажение сигнала за счет откликов на другие (более ранние) символы, которые воспринимаются как помехи.
Применение нескольких приемных антенн, разнесенных на определенное расстояние друг от друга или имеющих разную поляризацию повышает надежность связи при МСИ. Ещё проблему можно решить с помощью технологии OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов), которая подразумевает передачу информации на нескольких ортогональных несущих – поднесущими. Информация передается параллельно на разных частотах и множество ортогональных каналов гарантируют, что данные будут переданы даже в случае частичного перекрытия частот.
Ограничение беспроводного сигнала
Из соображений безопасности может понадобиться ограничить доступ в интернет или площадь распространения сигнала, чтобы пресечь несанкционированные попытки соединения. Контролировать радиосигнал, который может проходить сквозь стены и попадать в соседние помещения и даже здания, проблематично. Один из способов решения такой задачи — это ограничение уровня мощности передатчика, при этом мощность сигнала будет снижена для всех принимающих устройств. Также управлять распространением сигнала можно при помощи направленных антенн.
Ограничения мощности передатчика
Во всех странах существуют нормы, регламентирующие использование беспроводного оборудования. В России устройства, используемые в беспроводных вычислительных сетях и работающие на частоте 2,4 ГГц, должны иметь мощность излучения не более 100 мВт. Для устройств с рабочей частотой 5 ГГц значение мощности передатчика не должно превышать 200 мВт.
Следует учитывать, что ограничение действует в том числе и на передатчики входящие в комплект устройств. То есть при использовании антенн с узкой диаграммой направленности придется снизить мощность радиопередатчика, чтобы оставаться в пределах разрешенной мощности.
Обратная совместимость со старыми стандартами
Проблема обратной совместимости актуальна для сетей, работающих по стандартам IEEE 802.11. Если у вас есть устройства, поддерживающие стандарт 802.11n и одновременно с ними работают старые устройства, поддерживающие только 802.11b или 802.11g, то общая максимальная скорость будет ограничена пропускной способностью старых типов и версий устройств. Если вы хотите использовать весь потенциал новых стандартов, рекомендуется заменить все устройства ограничивающие скорость на более мощные.
Поляризация сигнала
Поляризация беспроводного сигнала показывает его ориентацию по отношению к земле. Обычно антенны распространяют волны с вертикальной или горизонтальной поляризацией. В соответствии с этой характеристикой передающие и принимающие антенны должны быть ориентированы в одной плоскости. Это особенно важно при установке высокопроизводительных, критически важных Ethernet-мостов типа «точка-точка».
Потеря скорости из-за неэффективного использования
Из-за шифрования, преобразования пакетов и частичного использования пропускной способности канала заявленные скорости работы сети по стандартам беспроводной связи не являются реальными для пользователей. Неэффективное использование приводит к тому, что максимальная пропускная способность составляет половину от заявленной. Большинство рекламируемых максимальных скоростей намного выше, чем те, что доступны пользователю. Например, в характеристиках модема вы видите скорость 180 Мбит/с, а реальная скорость составляет около 50 — 70 Мбит/с.
Но некоторые производители устройств и провайдеры сразу указывают «реальную» скорость, чтобы у клиентов было лучшее представление о том, что можно ожидать от продукта.
Снижение скорости, для увеличения стабильности связи
Беспроводные сетевые устройства могут снижать скорость работы устройств, чтобы не терять соединения в зонах с низким уровнем сигнала. Увеличение времени передачи данных между более медленными устройствами воздействует на все остальные устройства, подключенные к сети. Низкая скорость приводит к большому количеству отброшенных пакетов и повторной отправке данных (регенерации сигналов), что может ограничивать доступность точки доступа.