+7 (495) 988-46-34
P.S. Данная статья написана доступным языком и не претендует на истину предмета, а для понимания принципов работы Wi-Fi непрофессионалом .
Когда мы говорим о скорости беспроводной сети wifi, то чаще всего имеем в виду скорость работы Интернета. И обычно, мы ее проверяем с помощью программы Speedtest или программы Ping. Но что мы проверяем на самом деле этими программами?
Обе эти программы действуют примерно по одному и тому же принципу. И по этому принципу действия похожи на эхолот (сонар). Грубо говоря, они отправляют тестовый пакет данных ("звук") до определенного сервера где-то в Интернете, и засекают время, за которое этот пакет доходит до получателя. И это называют временем отклика сервера.
Здесь стоит примерно рассказать как устроен Интернет, чтобы было понятно что мы меряем. Интернет работает по проводам, которые подобно водопроводным трубам идут от клиента до основного узла связи. Так же как из водопроводного крана в доме вода проходит через узел в бойлерной, узел в котельной, узлы поселка, района и города - в итоге попадая на водозаборный пункт , так же и сигналы Интернета проходят по подобным узлам, которыми являются сервера провайдеров услуг связи (серверы, роутеры, коммутаторы, и т.д.).
Таким образом, в программе Speedtest мы можем выбрать какой узел нам тестировать - ближайший к нам, или удаленный. По-умолчанию, программа выбирает оптимальный сервер, но также программа может сама выбрать удаленный, при этом, скорость может упасть в разы.
Соответственно, запуская программу и проводя тест, мы проверяем (будучи подключенными к вайфай) и скорость работы нашей беспроводной сети и скорость работы сети провайдера. И результат зависит также и от того, насколько загружены линии провайдера и насколько загружена наша линия.
Если провайдер предоставляет гарантированный по скорости канал - то это хорошо. Но бывает, что в городском доме или в поселке вечером все приходят домой, начинают скачивать фильмы/смотреть телевизор через Интернет, и общая скорость канала падает. Это происходит, если провайдер некорректно настроил свой канал.
Также скорость может падать, если идет скачивание из вашей сети (даже если канал провайдера настроен верно). Например - массовое скачивание фильмов с компьютера или оборудования типа Apple TV 4k - сильно замедляют скорость работы Интернет.
Если в этот момент провести тесты программой Speedtest - то результаты также будут занижены. Чтобы провести измерение скорости именно вашей беспроводной сети - необходимо указать в качестве тестового сервера основной шлюз ( роутер, маршрутизатор ) вашей сети. Но даже в этом случае, при большом количестве скачивающих и при отсутствии инструментов балансировки локальной сети, скорость в какой-то мере упадет.
Измеряя скорость в часы пик - например - вечером или в выходные дни - значения будут ниже, чем измерение скорости в будни. Для офисов, соответственно - наоборот. Это первый и немаловажный момент по показателям скорости. Далее, мы говорим уже в статье о внутренней работе локальной сети.
Беспроводная сеть Wi-Fi распространяется с помощью так называемых Точек Доступа ( Access Points ). Точка доступа это приемо-передатчик, конвертирующий электрические заряды из медного кабеля (или свет из оптоволокна) в радиоволны. И распространяющее эти радиоволны во все стороны или не во все, если установлены специальное оборудование (направленные антенны).
В устройствах домашнего уровня, на роутере (так часто называют маршрутизатор с совмещенной точкой доступа вайфай) антенна выглядит как короткая палка (или несколько), которую можно направлять в разные стороны, добиваясь нужного уровня сигнала. Чаще всего, это сделано в угоду маркетингу, нежели функционалу.
В современных точках доступа (Unifi, Cisco, Ruckus, Extreme Networks, HP) - антенна "намотана" по периметру устройства и излучает сигнал во все стороны. При этом, можно настроить уровень сигнала, сделав его сильнее или слабее.
В устройствах с антеннами – тоже регулируются и мощность сигнала и каналы, но вцелом – они работают менее эффективно.
У излучения точек доступа есть, так называемая, диаграмма направленности (как и у любого радиоизлучения). То есть - излучение от антенн идет определенным образом. Например - если круглую точку доступа (с круговой антенной) поставить на потолок, то в стороны-вниз она будет излучать больший сигнал, чем строго вниз. И внизу качество приема будет чуть хуже. У более профессиональных точек бывает дополнительная антенна, излучающая вниз.
Кроме того, у в профессиональные точки можно встроить дополнительно антенну направленного действия, например - для лучше работы в длинных коридорах
Таким образом, от места размещения точки доступа также зависит качество сигнала. В профессиональных сетях, прежде чем начать установку беспроводной сети, проводят радиообследование (site survey), а после установки точек - дополнительное обследование с применением анализаторов радио спектра.
Чтобы предварительно обследование было выполнено более правильно, используют метод "AP on the stick", когда устанавливают несколько (3-8) Wi-Fi точек доступа в разных местах и тестируют частотные характеристики и переотражения беспроводного сигнала от стен.
Часто для этого используют специальную программу, которая учитывает толщину стен, площади здания и тип покрытия (при расстановке точек доступа) для моделирования ситуаций и выдачи рекомендаций по размещению.
В случае возможности, точки доступа необходимо установить именно там, где укажет программа. В крупных строениях со сложной планировкой часто такой возможности не бывает и точки доступа устанавливают за телевизорами, под тумбочками и так далее - что значительно снижает качество сигнала.
Как было сказано выше, программа учитывает толщину стен здания и тип покрытия. А это значит, что есть разница - пробьёт ли сигнал через стену или нет.
Чтобы об этом рассказать, стоит быстро упомянуть принцип работы радио и радиоволн, а также - рассказать про частоты:
Радиоволна не просто так имеет в себе слово "волна". Радио - подобно воде в которую кинули камень. В зависимости от того, насколько большой камень - поднимается рябь на воде - либо маленькая, либо большая. Если в море кинуть скалу - появится волна, способная пересекать сушу (если метеорит - то волна пересечет материк).
Также и радиоволны. Гигантские волны в радио называют волны низкой частоты. Маленькие - волны высокой частоты. Частота волны измеряется в Герцах (одно колебание в секунду). Чем меньше значение, тем ниже частота. На частоте 8 Герц - работает наш мозг. Сердце - на частоте 1 Грц. На частоте 101,7 млн Грц работает "Наше Радио". А частоте 3000 млн Грц - микроволновая печь.
Чем ниже частота волны, тем лучше она пробивает препятствия. Чем выше - тем хуже.
Современные точки доступа вайфай работают сразу в двух диапазонах. 2,4 млн Грц и 5 млн Герц. Это сделано потому что диапазон 2,4 распространяется дальше и, например, будет лучше обходить препятствия (тк шире "высота" волны), диапазон 5 - будет лучше пробивать препятствия, но дальность волны будет меньше. Таким образом, диапазон 2,4 лучше работает в больших пространствах, а 5 - в помещениях.
Если поставить рядом штук 10 точек - то они будут друг другу мешать. Примерно как если бы 10 человек достали бы из рюкзака 10 аудиоколонок и включили бы одновременно разную музыку. Ничего не слышно, ничего не понятно, но выигрывает тот, у кого звук громче.
Так и в случае с вайфай - более мощная точка доступа забила бы соседей и они не смогли бы работать. Но, если каждой точке чуть-чуть изменить частоту, то каждый бы уже был "на своей волне" и никто никому не мешает.
Для удобства, такие изменения частоты, как в рации, называли "каналами". И установили стандарты - в разных странах - разные варианты разрешенных частот. (2,401-2,483 мГрц). Для России таких каналов - 13 штук. Таким образом, первый канал - более дальнобойный, а 13й - более пробивной.
Стоящие рядом точки доступа настраивают на разные каналы чтобы избежать эффекта интерференции (радиошума). Это называется "разнесение по каналам". Но, в современном мире, где мы живем достаточно плотно, в домах и офисах есть и другие сети вайфай. Работая на тех же частотах и каналах, они тоже могут мешать, снижая скорость работы. Особенно это заметно в так называемых "бесшовных" сетях.
Что такое "бесшовный вайфай"? Это беспроводная сеть, создающая сплошное покрытие сигналом. Также, обладающая функцией "роуминга" - то есть, если в здании настроен бесшовный вайфай, вы можете спокойно переходить между точками доступа, не подключаясь каждый раз к новой сети.
Просто поставить несколько точек доступа рядом и назвать на них сеть (ssid) одним именем - недостаточно. Нужен специальный контроллер беспроводной сети, который будет управлять точками доступа и сообщать им - в какой момент передать движущегося клиента от одной точки доступа - к другой. Выбирая для этого оптимальный момент. (Хотя, есть точки доступа, которые работают и без контроллера, поддерживая бесшовность - он встроен в ПО каждой точки).
Часто говорят о "настоящей бесшовности" и "псевдобесшовности". Что в более дорогих точках доступа - настоящая бесшовность, а в дешевых - ненастоящая. Да, это так - более профессиональное оборудование использует другие алгоритмы и более корректно передает клиента от одной точки к другой.
На деле, точки уровня Ubiquiti в домашнем сегменте справляются с задачей вполне корректно. Проблемы выявляются лишь с использованием частотных анализаторов, но при работе на смартфонах и компьютерах этого не очень заметно.
Проблемы выявляются, например, при голосовом разговоре по мессенджеру Whatsup (который на текущий момент является наименее качественным по уровню связи и который, к сожалению, использует очень большое количество людей). Во всех остальных случаях, отличить псевдобесшовность - сложно.
А в чем же, вообще, отличие дорогих и профессиональных точек доступа от бытовых? А разница - в первую очередь - в качестве применяемых деталей - у более дорогих точек доступа - более длительный срок службы.
А также - в применяемых технологиях и программном обеспечении. В большей силе сигнала. В возможности интеграции в корпоративные сети, получения отчетов, более высокий уровень безопасности и многое другое, что в принципе, в домашнем сегменте не сильно важно.
Единственное что - хотелось бы отметить точки доступа Ruckus, которые на текущий момент являются лидером рынка беспроводных сетей.
Сейчас основными отличиями (помимо качественной связи) являются - высокая безопасность - поддержка нового протокола WPA3. Высокая скорость (до 3 Гбит). А также - поддержку фирменной функции компании - технологии BeamFlex plus, позволяющую создавать максимально эффективный бесшовный роуминг, "высвечивая" каждого клиента направленным сигналом и ведя его до следующей точки.
Кроме того, данная точка доступа поддерживает современный стандарт WiFi6 (802.11 ax) - новый стандарт до 10Мбит пропускной способности.
По поводу стандартов: для беспроводной сети wi-fi придумали стандарты сети (ieee 802.11) для того чтобы во всем этом разобраться.
Стандарты различаются дополнительными буквами и отличаются принципами работы и скоростями. Но в 2019 году это все еще больше упростили и соотнесли существующие стандарты 802.11 с WIFI.. (Цифра). Так. WIFI1 - поддерживал 1 мбит скорости на частоте 2,4 мГц. WIFI4 включает в себя 802.11n - скорости 600мбит, 802.11r - стандарт быстрого роуминга, используемый на сетях транспорта и популярный 802.11 ac/ad. И WIFI6 - включает в себя современный стандарт 802.11 ax
Казалось бы, для быстрого и бесшовного роуминга удобнее использовать стандарт 802.11r – так называемый "быстрый роуминг" и который для этого предназначен. Но не все так просто. Большое значение в качестве связи играют материал из которого сделаны стены, мебель, двери (если бы говорим о домашнем сегменте).
Как было сказано выше - в зависимости от частоты, радиоволна или проходит через препятствие, или нет. Также - сигнал может отражаться от него, а может и поглощаться полностью. Например:
Стена из кирпича, толщиной в 1-2 кирпича, пропускает сигнал, но заглушает его на 30-40%. Стена из бетона, такой же толщины - глушит до 50% сигнала. Если там армированный бетон - до 60-70%. Армированный бетон, толщиной от 40 см будет пропускать сигнал незначительно.
Также, лист металла, толщиной в сантиметр, также заглушит сигнал.
Однако, стены из плотных материалов сигнал переотразят - как зеркало отражает свет. И, например, если точка доступа стоит в помещении, помещение из толстого бетона, но есть дверной проем - сигнал отразится и через дверь и коридор, попадет в соседнюю комнату.
Самым плохим материалом для WiFi - является дерево. Толстый брус заглушит до 80% сигнала и не переотразит его, поглотив полностью. Поэтому, в деревянном доме из бруса или бревен необходимо планировать максимальное насыщение точками доступа (в каждой комнате). Также, как и в здании из толстого бетона.
При этом, необходимо также провести радиообследование и настроить каждую точку доступа в соответствии с показаниями приборов - разнеся из по частотам и каналам и настроив на каждой точке мощность сигнала.
Есть один нюанс, который может свести все эти изыски на "нет". Наверняка многие видели на коробках с бытовыми wifi устройствами надпись "дальность до 400 метров" а по факту, уже в десяти метрах телефон перестает ловить.
Происходит это потому, что в радиообмене участвуют два устройства - точка доступа с одной стороны и телефон / планшет / ноутбук - с другой. И скорость вайфая зависит не только от мощности точки доступа, но также - от клиентского устройства.
Так ноутбук, с более мощной встроенной беспроводной картой, увеличит радиус действия до 50-100 метров, а скорость будет до 1 Гбит. Планшет - подключится до 30 метров, а максимальная скорость будет до 300Мбит. А телефон, в зависимости от моделей и производителя - даст дальность 10-15 метров и скорости до 100 мбит.
И, понятно, что чем дороже телефон - тем более качественное оборудование (но не факт) в нем используется. Так, Apple iPhone6 имели самые худшие беспроводные карты из всех телефонов, несмотря на высокий ценник.
Тем не менее, проводя тесты скорости вайфай сети программой Speedtest, следует учитывать все эти параметры: скорость канала Интернет, загруженность сети, "зашумленность" помещения другими сетями вайфай, качеством точек доступа, качеством телефона (абонентского устройства), удаленность точек доступа и наконец - правильно настроенную сеть.
В заключении, хотелось бы сказать про еще один важный момент, который вызывает множество споров - вреден ли сигнал WiFi.
Для того, чтобы ответить на это вопрос - вспомним все то, что сказано выше. На человеческий (и не только) организм радиоизлучение может влиять следующими способами: интенсивность (сила) радиосигнала и используемая частота. Так, мы помним, что чем выше частота радио - тем больше она проникает. А еще - влияет на клетки. Так, микроволновая печь, излучением 3000мГц, разогревает суп и плавит сыр на бутерброде за 30 секунд. Если бы там была рука вместо бутерброда - печь бы разогрела и ее. И именно поэтому, дверца печи должна быть защищена экраном. При этом, мощность излучения (сила сигнала) от 500Вт до 2,5кВт. (От закрытой дверцы - не более 5 Вт).
Излучение (плотность потока) беспроводной точки WiFi - в среднем, около 110-120мкВт на расстоянии 40см. Сотового телефона - до 100мкВт. При этом, сила излучения уменьшается при увеличении расстояния. Так, не стоит класть вайфай роутер под подушку. А установка одного роутера на среднюю квартиру не создаст сильного вреда для здоровья.
Таким образом, уровень излучения телефона, приложенного к уху - будет выше, чем излучение от точки доступа, установленной на потолок.
Ну и, более профессиональная точка доступа, при более высоком качестве сигнала, выдает излучения до 200мкВт - что значительно ниже излучения от закрытой дверцы микроволновой печи, но выше излучения от бытовых роутеров.
Правда, некоторые исследователи уточняют один момент -при проведении подобных примеров часто забывают про экспозиционную дозу облучения ЭМИ. То есть - телефоном мы пользуемся редко и одноразово (на самом деле находясь в кармане он периодически подключен к WiFi и сотовым сетям), а точка доступа включена постоянно. А если она не одна, и рядом находится еще 10 точек доступа, то сила воздействия ЭМИ возрастает в несколько раз. И в отличии телефона - действует все время. Ну и уж точно, не стоит размещать точку доступа на тумбочке рядом с кроватью.
