Teoria

W rzeczywistości nie widzimy, jak działa Wi-Fi, co może być dla nas pewnego rodzaju mistyfikacją. W tym artykule wyjaśnię podstawy słabej wydajności Wi-Fi. Powiem, jak wygląda poprawna analiza Wi-Fi, jakie są źródła problemów oraz jak je rozwiązywać.

Działa czy nie działa?

Dla użytkowników działanie sieci Wi-Fi sprowadza się do prostego określenia czy dana nazwa sieci jest widoczna, jak szybko otwierają się strony albo czy można oglądać filmy. Administrator ma szerszą wiedzę — dodatkowo wie, jak jest ona skonfigurowana. Ale w rzeczywistości, bez dodatkowych narzędzi, nawet on nie widzi, jak działa Wi-Fi.

W przypadku pojawienia się problemu zwykle zaczyna się od otrzymania skargi typu: „Nie mogę się połączyć” lub „Wi-Fi działa bardzo wolno”. Jednak niezależnie od tego, co użytkownik opisze w zgłoszeniu o swoich spostrzeżeniach, źródło problemu może pochodzić tylko z jednego lub wielu z poniższych obszarów.

Urządzenia klienckie i roaming

Obecnie każde urządzenie końcowe, niezależnie czy jest to laptop, tablet, smartfon czy urządzenie typu IoT, łączy się z siecią bezprzewodową Wi-Fi. Do tego wykorzystywane są dedykowane moduły, które nazywamy adapterami lub kartami sieciowymi Wi-Fi. Najważniejszą częścią każdego adaptera jest radio, które przesyła i odbiera fale elektromagnetyczne w powietrzu.

Działanie adapterów kontrolowane jest przez wbudowane oprogramowanie — sterowniki. Zapewnia ono interakcję adaptera z resztą urządzenia, w tym z jego systemem operacyjnym (np: Windows, macOS, Android, iOS).

Adapter i sterownik współpracują ze sobą i działając zgodnie z protokołem 802.11 łączą się z punktami dostępowymi, podłączając do wskazanej nazwy sieci Wi-Fi.

Urządzenie może przemieszczać się w przestrzeni, łącząc się z kolejnymi punktami dostępowymi. Płynne przechodzenie z jednego punktu dostępowego na drugi nazywamy roaming’iem. Proces ten odbywa się w całości poza systemem operacyjnym i w pełni za roaming odpowiada adapter (radio) wraz ze sterownikiem.

Można się domyśleć, że istnieją takie kombinacje adapter/sterownik, które dobrze współpracują, jak również takie, które działają słabo. Na przykład, gdy urządzenie klienckie odmawia roamingu do pobliskiego punktu dostępowego, gdzie czeka silniejszy sygnał i szybsze działanie Wi-Fi. Oznacza to problem z adapterem/sterownikiem lub problem z roamingiem urządzenia klienckiego, a nie z samą siecią Wi-Fi.

Rozwiązanie problemów z roamingiem

Powyższe zachowanie określamy mianem „lepkich klientów”. Problem ten jest trudny do wykrycia, chyba że na kliencie zainstalowana jest aplikacja Mobile Eye, która stale porównuje siłę sygnału podłączonych urządzeń z siłą sygnału odbieraną z sąsiednich punktów dostępowych.

Aby rozwiązać ten problem można na przykład:

• ręcznie rozłączyć się i ponownie podłączyć z siecią Wi-Fi – prawie zawsze adapter wybierze najbliższy punkt dostępowy (patrząc po mocy sygnału),
• zmodyfikować ustawienia karty sieciowej urządzenia poprzez zwiększenie parametry Agresywności Roamingu w Menadżerze Urządzeń.

Problemy i zakłócenia radiowe

Sieci Wi-Fi wysyłają i odbierają fale radiowe w nielicencjonowanych pasmach częstotliwości radiowych (RF). Są one bezpłatne dla wszystkich i są do użytku publicznego. Przykładem licencjonowanego pasma jest radio FM, w ramach którego potrzebne jest specjalne pozwolenie na nadawanie. Natomiast nielicencjonowane pasma częstotliwości, takie jak 2,4 GHz i 5 GHz, są współdzielone przez wszystkich.

Komunikacja radiowa często porównywana jest do dróg i autostrad. Pojazdy powinny trzymać się konkretnego pasa ruchu. Nie powinniśmy jeździć poboczem lub środkiem pasa, bo możemy dostać mandat. Podobnie jest w sieciach bezprzewodowych. Urządzenia powinny przesyłać i odbierać sygnały Wi-Fi tylko w udostępnionych pasmach częstotliwości.

Na poniższym obrazku przedstawiłem wycinki częstotliwości radiowych, w których znajdują się między innymi sieci Wi-Fi 2,4GHz i 5GHz. Dokładna analiza zakłóceń sieci Wi-Fi możliwa jest przy pomocy obrazu widma lub inaczej spektrum fal radiowych.

Ponieważ częstotliwości 2,4 GHz i 5 GHz są nielicencjonowane i dostępne dla każdego, działa na nich wiele urządzeń. Niestety, nie są to tylko urządzenia Wi-Fi i mogą one zakłócać transmisje Wi-Fi. Takie urządzenia nazywamy „hałaśliwymi sąsiadami”. Cały ten hałas w powietrzu utrudnia urządzeniu Wi-Fi przesyłanie i odbieranie sygnałów do punktów dostępowych. To tak, jakbyś usiadł w barze sportowym i próbował usłyszeć swojego przyjaciela pomiędzy innymi rozmawiającymi, śmiejącymi się, dopingującymi i krzyczącymi.

Możliwe, że musisz powtarzać się, ponieważ twój przyjaciel nie słyszał tego, co powiedziałeś, nazywa się to ponowną próbą Wi-Fi lub retransmisją (AP Retries oraz Client Retries). Powtórne wysyłanie wiadomości czasami jest konieczne z innych powodów niż zakłócenia. Ale gdy w sieci jest ich zbyt wiele, właściwie jednoznacznie wskazuje to na zakłócenia.

Inną taktyką przekazywania wiadomości jest mówienie wolniej i ostrożniej. Podobnie jak w przypadku redukcji biegów w samochodzie, aby podjechać pod strome wzgórze. Czasami aby przezwyciężyć zakłócenia zmniejszana jest szybkość transmisji danych Wi-Fi (datarate). W ten sposób stworzając bardziej stabilne i solidniejsze połączenia. W sieciach Wi-Fi szybsze prędkości transmisji danych są bardzo wrażliwe na zakłócenia radiowe.

Rozwiązywanie problemów z zakłóceniami radiowymi

Zwykła analiza sieci Wi-Fi i narzędzia administracyjne nie wystarczą do wykrycia tego typu problemów. W tym celu konieczne jest zastosowanie dodatkowych narzędzi. Platforma 7Signal potrafi zidentyfikować problemy w przypadkach, gdy urządzenia mają silny sygnał, ale niską szybkość transmisji danych i małą przepustowość.

Aby rozwiązać takie problemy należy:

• usunąć zakłócenia, czyli powiedzieć „hałaśliwym sąsiadom”, aby nie hałasowali — co dość często jest niemożliwe do osiągnięcia,
• unikać zakłóceń, czyli znaleźć bardziej ciche miejsce.

Pasmo 2,4 GHz przypomina bardzo mały, zatłoczony bar sportowy w sobotni wieczór. Jest tam wiele urządzeń i jest bardzo głośno. Szybka i skuteczna komunikacja jest trudna. Ale nie tylko jest głośno na 2,4GHz, ale jest też bardzo ciasno! W paśmie są tylko 3 nienakładające się kanały, które mogą być używane do szybkiej i skutecznej komunikacji: kanały 1, 6 i 11.

Pasmo 5 GHz jest jak duże, przestronne restauracje we wtorkowy wieczór. Jest mniej ludzi (urządzeń) i mają dużo miejsca do rozłożenia się. W paśmie znajduje się ponad 20 nienakładających się na siebie kanałów, co oznacza przyjemny, cichy stolik dla ciebie i twojej randki, aby komunikować się wyraźnie i skutecznie.

Interferencje Wi-Fi

Zakłócenia Wi-Fi pochodzą od innych urządzeń Wi-Fi i występują w dwóch odmianach: zakłócenia współkanałowe (lub na tym samym kanale) i zakłócenia sąsiedniokanałowe. Pomyśl o zakłóceniach sąsiedniego kanału jako o innej parze prowadzącej rozmowę stolik obok Twojego. Zakłócenia współkanałowe to gdy dwie pary prowadzące dwie rozmowy przy tym samym stoliku.

W obu sytuacjach może się zdarzyć, że będziesz mówić coraz głośniej, aby Twoja wiadomość została usłyszana. Może to prowadzić do tego, że również Twoi hałaśliwi sąsiedzi zwiększają swój głos, próbując osiągnąć ten sam cel co Ty. Takie działania szybko stają się bardzo rozpraszającym i frustrującym doświadczeniem. W ten sposób stajecie się „hałaśliwymi sąsiadami”.

Rozwiązywanie problemów z zakłóceniami

Algorytmy radzenia sobie z zakłóceniami są zaprogramowane w sterownikach danego adaptera. Przy niewielkich zakłóceniach użytkownik nawet nie zauważy problemu. Platforma 7Signal wykrywa rozmowy „współkanałowe” i „sąsiedniokanałowe” oraz raportuje, jak bardzo są one uciążliwe dla Twoich rozmów.

Jak można zaradzić takim problemom? Są dwa proste sposoby:

• można powiedzieć sąsiadom aby przestali rozmawiać, czyli należy wyłączyć urządzenia zakłócające – co czasami jest niewykonalne
• można wstać i przenieść się w spokojne miejsce – realizowalne w wdóch wariantach,

Po pierwsze, można pozostać w tej samej restauracji, ale przejść do cichszego stolika. W przypadku Wi-Fi oznacza to pozostanie w tym samym paśmie 2,4GHz, zmieniając tylko kanał na przykład z pierwszego na kanał szósty. Drugi warinat to opuszczenie restauracji w celu udania się do przyjemnego, cichego i mniej gwarnego miejsca. W świecie Wi-Fi może to oznaczać przełączenie się na przykład na kanał 64 w paśmie 5 GHz.

Zakłócenia zewnętrzne

Urządzenia Bluetooth, systemy sterowania budynkiem Zigbee i kuchenki mikrofalowe, kamery bezprzewodowe. Wszystkie te urządzenia, to urządzenia inne niż Wi-Fi. Przesyłają one swoje fale radiowe w paśmie 2,4 GHz, co może zakłócać działanie sieci Wi-Fi. Z punktu widzenia naszych sieci, zużywają one cenny czas antenowy i „zagłuszają” nasze sygnały Wi-Fi. W wyniku czego nasze urządzenia i punkty dostępowe nie słyszą się nawzajem. Dodatkowo takie urządzenia nie stosują standardu 802.11 – są hałaśliwe, głośne i nie trzymają się swojego pasa ruchu podczas jazdy autostradą.

Rozwiązywanie problemów z zakłóceniami zewnętrznymi

Podobnie jak w przypadku zakłóceń spowodowanych innymi sieciami Wi-Fi, również w tym przypadku masz tylko dwie możliwości. Pierwszą jest znalezienie źródła i jego usunięcie, a jeśli nie można go usunąć, należy dążyć do unikania jego, na przykład zmieniając kanał lub pasmo.

Przepełnienie punktów dostępowych

W tym miejscu muszę zwrócić uwagę, iż dopóki technologia urządzeń nie dogoni technologii punktów dostępowych, klienci będą nadal wchodzić w interakcje z punktami dostępowymi pojedynczo. Ponadto radio punktu dostępowego może znajdować się tylko na jednym kanale częstotliwości w danym czasie.

Mając powyższe na uwadze, pomyśl o kanale jak o konkretnym pasie ruchu na autostradzie. Jeśli przed tobą jadą powolne samochody, nie będziesz mógł jechać szybko. Musisz poczekać, aż zjadą z autostrady (lub Twojego pasa). Ponadto, gdy jest zbyt mało pasów, aby obsłużyć wszystkie samochody, wszyscy zwalniają tak jak w godzinach szczytu. Sytuację kiedy punkt dostępowy jest wykorzystywany ponad jego możliwości nazywamy przeciążeniem.

Oprócz występowania w punkcie dostępowym, wąskie gardła mogą występować na poziomie routera/przełącznika w sieci lub na brzegu styku z dostawcą usług internetowych.

Rozwiązywanie problemów z przeciążeniem

Patrząc ze strony sieci Wi-Fi, przeciążenie występuje gdy siła sygnału jest duża, szybkość połączenia jest wysoka, ale mimo to przepustowość rzeczywista jest niska. Platforma 7Signal potrafi zidentyfikować problemy z przeciążeniem.

W celu zmniejszenia zatorów potrzeba więcej pasów ruchu (więcej kanałów lub więcej punktów dostępowych) lub mniej samochodów (mniej urządzeń pracujących w danej częstotliwości).

Brak zasięgu

Podobnie jak pokrętło głośności w radiu samochodowym, punkty dostępowe (AP) mogą nadawać z różną mocą swój sygnał. Decydują poprzez regulację mocy sygnału, jak daleko ich sygnały mogą być słyszane lub rozprzestrzeniać się w powietrzu.

Jeśli moc jest zbyt niska lub po prostu nie może dotrzeć dalej, klienci mogą nie być w stanie usłyszeć sygnału punktu dostępowego i wystąpi problem z zasięgiem. Problem z zasięgiem jest wykrywany, gdy urządzenie klienckie ma niską siłę sygnału i nie ma lepszego punktu dostępowego do roamingu. Niska siła sygnału prowadzi do niższych szybkości transmisji danych i wolniejszych prędkości.

Na ograniczenie zasięgu sieci bezprzewodowej wpływają również czynniki środowiskowe. Materiały budowlane, takie jak metal i beton, uniemożliwiają rozprzestrzenianie się sygnałów tak daleko, jak mogłoby się wydawać. Na przykład, jeden punkt dostępowy może nie być w stanie pokryć dwóch sąsiednich pomieszczeń oddzielonych betonowymi ścianami.

Materiał	Poziom tłumienności
drewno	niska
tynk	niska
materiał syntetyczny	niska
zwykła szyba	niska
woda	średnia
cegła	średnia
marmur	średnia
beton	wysoka
metal	wysoka
lustro	wysoka
szyba wzmocniona	wysoka

Rozwiązywanie problemu z brakiem zasięgu

Bieżące pokrycie zasięgiem może zostać zmierzone podczas fizycznego audytu propagacji fal w obiekcie. Pomiary mogą zostać wykonane na przykład przy pomocy rozwiązania Ekahau. Na podstawie statycznego obrazu można zidentyfikować obszary o zbyt słabym zasięgu.

Poprawę zasięgu można osiągnąć w następujący sposób:

• zapełnienie dziur poprzez dodanie nowych punktów dostępowych, czyli zakup i instalację dodatkowych AP – wiąże się to z kosztem zakupu AP, może nawet z zakupem przełącznika,
• zwiększenie mocy nadawania AP – jednakże może powodować zwiększenie poziomu zakłóceń.

---

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym jak analiza problemów z siecią Wi-Fi powinna zostać wykonana lub oczekujesz pomocy w rozwiązaniu Twoich bieżących problemów, umów się na spotkanie z naszym zespołem!