Как антенны роутера раздают сигнал

Слабый сигнал WiFi — актуальная проблема для жителей квартир, загородных домов и работников офисов. Мертвые зоны в сети WiFi свойственны как большим помещениям, так и малогабаритным квартирам, площадь которых теоретически способна покрыть даже бюджетная точка доступа.

Планшет

Радиус действия WiFi роутера — характеристика, которую производители не могут однозначно указать на коробке: на дальность WiFi влияет множество факторов, которые зависят не только от технических спецификаций устройства.

В этом материале представлены 10 практических советов, которые помогут устранить физические причины плохого покрытия и оптимизировать радиус действия WiFi роутера, это легко сделать своими руками.

Сумка для ноутбука

Установить антенны в вертикальное положение

Излучение точки доступа в пространстве представляет собой не сферу, а тороидальное поле, напоминающее по форме бублик. Чтобы покрытие WiFi в пределах одного этажа было оптимальным, радиоволны должны распространяться в горизонтальной плоскости — параллельно полу. Для этого предусмотрена возможность наклона антенн.

На практике: Установить антенну вертикально — простейший способ оптимизировать зону покрытия WiFi внутри помещения.

Охлаждающая подставка

Разместить роутер ближе к центру помещения

Очередная причина возникновения мертвых зон — неудачное расположение точки доступа. Антенна излучает радиоволны во всех направлениях. При этом интенсивность излучения максимальна вблизи маршрутизатора и уменьшается с приближением к краю зоны покрытия. Если установить точку доступа в центре дома, то сигнал распределится по комнатам эффективнее.

На практике: Установка точки доступа в “центре” дома далеко не всегда осуществима из-за сложной планировки, отсутствия розеток в нужном месте или необходимости прокладывать кабель.

Акустическая система

Обеспечить прямую видимость между роутером и клиентами

Частота сигнала WiFi — 2,4 ГГц. Это дециметровые радиоволны, которые плохо огибают препятствия и имеют низкую проникающую способность. Поэтому радиус действия и стабильность сигнала напрямую зависят от количества и структуры препятствий между точкой доступа и клиентами.

Величина ослабления сигнала зависит от материала, который преодолевают радиоволны.

Напольная акустика

*Эффективное расстояние — это величина, определяющая как изменяется радиус беспроводной сети в сравнении с открытым пространством при прохождении волной препятствия.

Пример расчета: Сигнал WiFi 802.11n распространяется в условиях прямой видимости на 400 метров. После преодоления некапитальной стены между комнатами сила сигнала снижается до величины 400 м * 15% = 60 м. Вторая такая же стена сделает сигнал еще слабее: 60 м * 15% = 9 м. Третья стена делает прием сигнала практически невозможным: 9 м * 15% = 1,35 м.

Такие расчеты помогут вычислить мертвые зоны, которые возникают из-за поглощения радиоволн стенами.

Следующая проблема на пути радиоволн: зеркала и металлические конструкции. В отличие от стен они не ослабляют, а отражают сигнал, рассеивая его в произвольных направлениях.

Держатель для кабелей проводов зарядок 5 разъемов

На практике: Крайне редко удается достичь идеальных условий, когда все гаджеты находятся на прямой видимости с роутером. Поэтому в условиях реального жилища над устранением каждой мертвой зоной придется работать отдельно:

• выяснить что мешает сигналу (поглощение или отражение);
• продумать куда переместить роутер (или предмет интерьера).

USB-ХАБ

Разместить роутер подальше от источников помех

Диапазон 2,4 ГГц не требует лицензирования и поэтому используется для работы бытовых радиостандартов: WiFi и Bluetooth. Несмотря на малую пропускную способность, Bluetooth все же способен создать помехи маршрутизатору.

В этом же частотном диапазоне излучает магнетрон микроволновой печи. Интенсивность излучения этого устройства велика настолько, что даже сквозь защитный экран печи излучение магнетрона способно “засветить” радиолуч WiFi роутера.

Универсальная беспроводная зарядка

На практике:

• При использовании вблизи роутера Bluetooth-аксессуаров, включаем в настройках последних параметр AFH.
• Микроволновка — мощный источник помех, но она используется не так часто. Поэтому, если нет возможности переместить роутер, то просто во время приготовления завтрака не получится позвонить по скайпу.

USB Hub разветвитель

Отключить поддержку режимов 802.11 B/G

В диапазоне 2,4 ГГц работают WiFi устройства трёх спецификаций: 802.11 b/g/n. N является новейшим стандартом и обеспечивает большую скорость и дальность по сравнению с B и G.

О том, как увеличить скорость wifi соединения, мы рассказали дополнительно.

флешка

Роутеры 802.11n поддерживают предыдущие стандарты WiFi, но механика обратной совместимости такова, что при появлении в зоне действия N-роутера B/G-устройства, — например, старый телефон или маршрутизатор соседа — вся сеть переводится в режим B/G. Физически происходит смена алгоритма модуляции, что приводит к падению скорости и радиуса действия роутера.

На практике: Перевод маршрутизатора в режим “чистого 802.11n” однозначно скажется положительно на качестве покрытия и пропускной способности беспроводной сети.

Однако девайсы B/G при этом не смогут подключиться по WiFi. Если это ноутбук или телевизор, их можно легко соединить с роутером через Ethernet.

ноутбук трансформер

Выбрать оптимальный WiFi канал в настройках

Почти в каждой квартире сегодня есть WiFi роутер, поэтому плотность сетей в городе очень велика. Сигналы соседних точек доступа накладываются друг на друга, отнимая энергию у радиотракта и сильно снижая его эффективность.

Беспроводные сети работают в пределах диапазона на разных каналах. Таких каналов 13 (в России) и роутер переключается между ними автоматически.

Умная колонка Яндекс Станция

Чтобы минимизировать интерференцию, нужно понять на каких каналах работают соседние сети и переключиться на менее загруженный.
Подробная инструкция по настройке канала представлена здесь.

На практике: Выбор наименее загруженного канала — эффективный способ расширить зону покрытия, актуальный для жильцов многоквартирного дома.

Но в некоторых случаях в эфире присутствует сетей настолько много, что ни один канал не даёт ощутимого прироста скорости и дальности WiFi. Тогда имеет смысл обратиться к способу № 2 и разместить роутер подальше от стен, граничащих с соседними квартирами. Если и это не принесет результата, то стоит задуматься о переходе в диапазон 5 ГГц (способ № 10).

подставка для ноутбука

Отрегулировать мощность передатчика роутера

Мощность передатчика определяет энергетику радиотракта и напрямую влияет на радиус действия точки доступа: чем более мощный луч, тем дальше он бьет. Но этот принцип бесполезен в случае всенаправленных антенн бытовых роутеров: в беспроводной передаче происходит двусторонний обмен данными и не только клиенты должны “услышать” роутер, но и наоборот.

На практике: Рекомендуемое значение мощности передатчика — 75%. Повышать ее следует только в крайних случаях: выкрученная на 100% мощность не только не улучшает качество сигнала в дальних комнатах, но даже ухудшает стабильность приема вблизи роутера, т. к. его мощный радиопоток “забивает” слабый ответный сигнал от смартфона.

О том, как рассчитать мощность блока питания для компьютера, мы собрали материал дополнительно.

Контроллер скорости для вентиляторов

Заменить штатную антенну на более мощную

Большинство роутеров оснащены штатными антеннами с коэффициентом усиления 2 — 3 dBi. Антенна — пассивный элемент радиосистемы и не способна увеличить мощность потока. Однако повышение коэффициента усиления позволяет перефокусировать радиосигнал за счет изменения диаграммы направленности.

Чем больше коэффициент усиления антенны, тем дальше распространяется радиосигнал. При этом более узкий поток становится похож не на “бублик”, а на плоский диск.

нештатные колонки для ноутбука

На рынке представлен большой выбор антенн для роутеров с универсальным коннектором SMA.

планшет с ручкой

На практике: Использование антенны с большим усилением — эффективный способ расширить зону покрытия, т. к. одновременно с усилением сигнала увеличивается чувствительность антенны, а значит роутер начинает “слышать” удаленные устройства. Но вследствие сужения радиолуча от антенны, возникают мертвые зоны вблизи пола и потолка.

Наушники с микрофоном, компьютерная гарнитура

Использовать повторители сигнала

В помещениях со сложной планировкой и многоэтажных домах эффективно использование репитеров — устройств, повторяющих сигнал основного маршрутизатора.

Чехол для внешнего диска

Простейшее решение — использовать в качестве повторителя старый роутер. Минус такой схемы — вдвое меньшая пропускная способность дочерней сети, т. к. наряду с клиентскими данными WDS-точка доступа агрегирует восходящий поток от вышестоящего маршрутизатора.

Подробная инструкция по настройке моста WDS представлена здесь.

Специализированные повторители лишены проблемы урезания пропускной способности и оснащены дополнительным функционалом. Например, некоторые модели репитеров Asus поддерживают функцию роуминга.

На практике: Какой бы сложной ни была планировка — репитеры помогут развернуть WiFi сеть. Но любой повторитель — источник интерференционных помех. При свободном эфире репитеры хорошо справляются со своей задачей, но при высокой плотности соседних сетей использование ретранслирующего оборудования в диапазоне 2,4 ГГц нецелесообразно.

Кресло компьютерное

Использовать диапазон 5 ГГц

Бюджетные WiFi-устройства работают на частоте 2,4 ГГц, поэтому диапазон 5 ГГц относительно свободен и в нем мало помех.

На практике: “Переезд” на новую частоту — радикальный вариант, требующий покупки дорогостоящего двухдиапазонного роутера и накладывающий ограничения на клиентские устройства: в диапазоне 5 ГГц работают только новейшие модели гаджетов.

Проблема с качеством WiFi сигнала не всегда связана с фактическим радиусом действия точки доступа, и ее решение в общих чертах сводится к двум сценариям:

• В загородном доме чаще всего требуется в условиях свободного эфира покрыть площадь, превышающую эффективный радиус действия роутера.
• Для городской квартиры дальности роутера обычно достаточно, а основная трудность состоит в устранении мертвых зон и интерференционных помех.

Представленные в этом материале способы помогут выявить причины плохого приема и оптимизировать беспроводную сеть, не прибегая к замене роутера или услугам платных специалистов.

моноблок

Как вам статья?

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

Роутер – устройство, предназначенное для приема и передачи сетевого сигнала при беспроводном подключении смарт-устройств с использованием технологии Wi-Fi. В продаже можно встретить модели роутеров с одной антенной или несколькими, а также вообще без каких-либо выступающих элементов на корпусе. Какой из них подойдет для небольшой квартиры, а какой следует купить для обеспечения беспроводного соединения в просторном офисе разберем в этой статье.

Зачем роутеру антенны

Вопреки распространенному мнению, антенна не определяет выходную мощность приемника, но может влиять:

• на мощность и дальность сигнала, то есть зону покрытия;
• на формирование зоны покрытия (купол или луч);
• на качество сигнала, что сказывается на стабильности соединения.

Роутеров без антенн не существует. И если Вы видите компактную «таблетку» MESH-системы для крепления на потолок или стену, или оригинальный цилиндр без антенн, знайте, что они в конструкции предусмотрены, просто располагаются в корпусе и называются внутренними. Некоторые внутренние антенны представляют собой извилистую дорожку фольги прямо на плате.

Как выбрать количество антенн

Сейчас в продаже можно найти роутеры с количеством антенн от 1 до 8. Выбор подходящего роутера должен основываться на параметрах сетевого подключения и потребностях пользователей.

1 антенна у роутера одновременно работает и на прием сигнала и на передачу. Это может создавать определенные задержки при обмене данными , особенно если к сети подключено несколько мощных абонентских устройств, например системы хранения данных с Wi-Fi. Сейчас одной антенной оснащаются самые бюджетные модели, предназначенные для минимальных скоростей подключения.

Роутеры на 2 антенны способны одновременно принимать и передавать сигнал, с использованием технологии MIMO. Скорость передачи данных у таких роутеров достигает 144 Мбит/с. Если роутер поддерживает два диапазона, то одна антенна будет работать в диапазоне 2,4 ГГц, а вторая – 5 ГГц.

Роутеры с одной и двумя антеннами можно использовать, если интернет поступает посредством телефонной линии, или провайдер предоставляет подключение Ehternet по витой паре. Заявленная скорость при этом составляет 100 Мбит/с, но на практике оказывается ниже.

Роутеры с тремя антеннами способны обеспечивать скорость передачи данных до 216 Мбит/с с технологией MIMO. Если роутер оснащен протоколом TurboQAM или NitroQAM, скорости передачи данных могут быть значительно выше.

Роутеры с 4 антеннами смогут проявить свой потенциал только если провайдер предоставляет скорость 1 Гбит/с. При высоких скоростях, маршрутизатор способен одновременно поддерживать несколько интенсивно-загруженных каналов:

• просмотр потокового видео с разрешением 4К и выше;
• онлайн-гейминг;
• видеозвонки в мессенджерах;
• просмотр IPTV в высоком качестве.

У роутеров с четырьмя антеннами, работающих в двух диапазонах за каждый тип покрытия отвечает по 2 антенны.

Если Вы занимаетесь стриминговой деятельностью, или ваша работа связана с необходимостью передачи больших пакетов данных, лучшим вариантом станет проводное соединение. Патч-корд, протянутый от роутера к компьютеру гарантирует стабильное соединение и минимизацию электромагнитных помех и минимальную задержку передачи сигнала со внешнюю сеть.

Где установить роутер

Подавляющее большинство пользователей располагают роутер там, где им кажется удобным:

• на входе в квартиру;
• возле пустующей розетки;
• в неприметном месте, чтоб не мешал.

Однако все эти варианты являются некорректными. Лучшее месторасположение для роутера – центр помещения, на которое будет транслироваться сигнал Wi-Fi. При этом следует учесть наличие стен на пути сигнала к важным устройствам-потребителям и постараться найти такое место, чтоб их было не больше одной.

Также определенные помехи может создавать бытовая техника: холодильник, микроволновая печь, стабилизаторы. Их расположение также следует учесть, выбирая место для роутера.

Как расположить антенны

Роутеры с двумя и более антеннами предоставляют возможность настроить параметры раздачи в соответствие с конфигурацией квартиры.

Для начала следует определить тип антенн, которыми оснащен роутер:

• Всенаправленные широко представлены в современных роутерах. Они распространяют сигнал равномерно по площади и не требуют корректировки направления. Зона покрытия имеет форму немного сплюснутой сферы, расположенной перпендикулярно антенне.
• Узконаправленные работают по принципу фонаря – транслируют пучок волн в определенном направлении. В современных абонентских устройствах они практически не используются. Узконаправленные антенны применяются только для организации магистрального соединения операторского оборудования, или в специфических сценариях, таких как подключение беседки или гостевого домика к домашней сети загородного дома при расстоянии между ними более 50 метров.

Если в наличии роутер с несколькими антеннами, можно направить их в разные стороны и под разным углом. Вертикально направленные антенны обеспечат стабильное подключение на одном уровне с роутером. Антенны, направленные горизонтально позволят пользоваться сетью тем, кто находится этажом выше и ниже.

Как установить роутер с внутренними антеннами

Особенно тщательно следует выбирать место для размещения роутера со встроенными антеннами, поскольку другой возможности регулирования соединения он не предоставляет.

Размещение роутера с внутренними антеннами зависит от их количества. Плоские роутеры-коробочки с одной встроенной антенной рекомендуется крепить на стену, потому что антенна в них располагается вдоль корпуса. Роутеры с двумя и более встроенными антеннами менее чувствительны к пространственной ориентации. Следует только выбрать оптимальное место, чтоб площадь покрытия соответствовала размерам помещения.

Надеемся, что информация, предоставленная в статье, поможет Вам в выборе роутера, его установке и ориентации антенн для получения стабильного и качественного сигнала в соответствие с исходными условиями.

Первые Wi-Fi роутеры выпускались с одной антенной. Позже появились модели с двумя, тремя, четырьмя. А у некоторых маршрутизаторов их количество вообще может доходить до десятка. В то же время встречаются роутеры вообще без них. В чём секрет? Зачем одним устройствам так много антенн, в то время, как другие обходятся вовсе без них? Что они дают и сколько их должно быть для хорошего покрытия Wi-Fi? Об этом речь пойдёт в нашей статье.

Зачем антенны на роутере

Не вдаваясь в глубокие нюансы радиотехники, сразу отметим: любому принимающему и передающему сигнал радиоустройству необходима антенна. Без неё, сам по себе передатчик отсылать и принимать радиоволны не может.

Антенна есть в любом смартфоне, в Wi-Fi адаптере и, конечно, в Wi-Fi роутере, даже если её не видно. Раньше телефоны, например, поголовно выпускались с внешней антенной. А у некоторых она ещё и дополнительно выдвигалась для улучшения приёма. Сейчас таких моделей вы не найдёте. Все современные смартфоны и телефоны выпускаются с встроенной внутренней. То есть она спрятана внутри корпуса устройства и визуально её не видно.

То же самое касается роутеров. Если вы видите беспроводной маршрутизатор без антенны, знайте: она там есть, только внутри. Wi-Fi роутеров без них не бывает в принципе. При этом количество встроенных антенн тоже может быть разным – одна, две, три. Иногда, для улучшения приёма, она располагается по всему периметру корпуса. Но внешняя всё равно работает лучше. У неё больше коэффициент усиления.

Вопреки расхожему мнению, антенна вовсе не делает радиосигнал мощнее. Мощность сигнала зависит от передатчика. Она делает его устойчивей и увеличивает радиус действия за счёт распределения сигнала в определенных направлениях. То есть чем больше коэффициент усиления, тем большую площадь покрытия Wi-Fi  можно обеспечить.

Теперь давайте разберёмся зачем роутеру так много антенн и как это влияет на качество его работы.

Сколько нужно антенн домашнему роутеру

Старые маршрутизаторы работали с одной антенной и, вроде бы, неплохо справлялись со своей задачей. Зачем же кому-то пришло в голову прикрутить к роутеру ещё одну?

Раньше интернет был медленным и, зачастую, предоставляемая провайдером скорость была в пределах одного-двух мегабит в секунду. Но со временем скорости выросли, соответственно,  увеличились и требования к сетевому оборудованию.

Чем быстрее интернет, тем быстрей должен работать и Wi-Fi. Иначе беспроводные устройства будут работать медленно. В связи с этим у роутеров и «отросла» вторая антенна.

Дело в том, что у старых моделей маршрутизаторов одна антенна одновременно работала на приём и передачу (SISO). Одной было не достаточно, чтобы обеспечить высокую скорость работы даже при мощном передатчике. Такие маршрутизаторы максимум могут обеспечивать 72 Мбит/сек в беспроводной сети при ширине канала 20 МГц. На практике существенно меньше – 30-50 мбит/сек. Что, при одновременной работе в сети трёх-четырёх клиентских устройств, очень мало.

Две и более

Тогда стали выпускать роутеры с двумя антеннами, обе работают одновременно на приём и передачу. Это позволило увеличить скорость до 144 Мбит/сек. Такая схема работы называется MIMO — в переводе с английского «множественный ввод-вывод».

Кстати, современные смартфоны, планшеты и ноутбуки тоже оснащены как минимум двумя антеннами. Если у вас старое устройство с одной, оно не сможет полноценно работать с двухантенным роутером, и скорость передачи данных будет меньше.

Ок, но зачем тогда третья антенна? Опять же для скорости. Обычно в роутерах с тремя антеннами используются конфигурации 3×3 MIMO или 2×3 MIMO. То есть три (во втором случае две) антенны используются для передачи. При приёме задействованы все 3. Такая конфигурация может обеспечить скорость в беспроводной сети на уровне 216 Мбит/сек. Если ширина канала будет не 20, а 40 МГц, то скорость будет до 450 Мбит/сек. Это при модуляции 64-QAM. Но если роутер и устройства поддерживают TurboQAM и или NitroQAM, то скорость может быть существенно выше!

Есть роутеры и с четырьмя антеннами, поддерживающими 4×4 MIMO. Правда такие роутеры нельзя запитать по технологии PoE, так как мощности PoE уже не хватает для поддержки даже 3×3 MIMO.

Скорости приведены для передачи на частоте 2.4 ГГц, если роутер работает на 5 ГГц, то скорость передачи будет выше — до 433 Мбит/с на канал.

Оптимальное количество

Нужны ли монстры с четырьмя антеннами в обычной квартире? Чаще всего нет. Дело в том, что большинство провайдеров предоставляют подключение к сети по витой паре (Ehternet), где максимально возможная скорость 100 Мбит/сек, а реально ниже. А если у вас xDSL подключение по телефонной линии, то, скорее всего, скорость будет в пределах 20-30 Мбит/сек. Поэтому необходимость использовать роутер, раздающий Wi-Fi на скорости 1 Гбит/сек лишена смысла.

То есть для пользователя в обычной небольшой квартире с подключением к интернету по телефону или Ethernet вполне подойдёт обычный роутер с двумя антеннами. Или даже с встроенной антенной, если помещение небольшое. Мощный роутер с четырьмя антеннами понадобится, если у вас интернет подключен по оптоволоконной линии, обеспечивающей скорость выше 1 Гбит/сек. Также высокая скорость Wi-Fi важна при просмотре потокового видео и при онлайн-играх. Особенно если в вашей сети несколько геймеров, одновременно подключенных к интернету.

Двухдиапазонные

Но в современных роутерах у антенн может быть и другое назначение.

Современные маршрутизаторы всё чаще выпускаются двухдиапазонными – то есть они работают на частоте 2,4 и 5 ГГц. Тогда две антенны используются для частоты 2,4 ГГц, а две – для 5 ГГц.

Поэтому двухдиапазонные роутеры, как правило, оснащены четырьмя и более антеннами. Учитывайте этот фактор при покупке такого устройства. В техническом описании двухдиапазонных роутеров производитель указывает общую максимальную скорость. Однако обратите внимание, что в подробном описании фигурируют две скорости – для диапазона 2,4 ГГц и 5 ГГц.

Как должны быть направлены

Внешние антенны на роутере, независимо от того съёмные они или нет, закреплены подвижно. Их положение можно менять. У многих пользователей возникает вопрос: как должны быть расположены антенны на Wi-Fi роутере, куда они должны быть направлены.

Отметим, что существует два вида антенн: узконаправленные и всенаправленные. Первые собирают сигнал в пучок и транслируют его в одном конкретном направлении. Всенаправленные вещают во все стороны. В роутерах используются только всенаправленные, поэтому нацеливать их куда-либо не нужно.

Тем не менее, рекомендуется направлять антенны роутера вверх. Установленные в таком положении они обеспечивают максимальное покрытие, потому что сигнал распространяется по горизонтали на предельно возможное расстояние во все стороны.

Если разместить антенны горизонтально, сигнал будет распространяться по вертикали, то есть вверх и вниз. Что оправдано, если нужно обеспечить покрытие на верхнем и нижнем этажах. В обычной квартире имеет смысл разместить антенны вертикально с небольшим уклоном в сторону желаемого максимального обеспечения покрытия.

Антенны выполнены подвижными для того, чтобы в любом положении роутера их можно было установить нужным образом. Ведь маршртуизатор может быть как установлен на ровной поверхности – на столе или на полу, так и размещён вертикально на стене.

Что касается роутеров с встроенными антеннами, то некоторые модели рекомендуется размещать вертикально на стене, поскольку расположение антенн в них горизонтальное. Но у большинства моделей внутри корпуса их несколько, и они располагаются как горизонтально, так и вертикально, обеспечивая стабильную работу в любом положении. Стоит поэкспериментировать с разным положение устройства, чтобы выяснить, в каком случае сигнал будет лучше.

Заключение

Итак, Wi-Fi роутеров без антенн не бывает – они могут быть внешние или прятаться в корпусе устройства. От их количества зависит покрытие и скорость работы Wi-Fi. Но это не критично для небольших помещений и подключения к интернету на скорости до 100 Мбит/сек.

Роутеры с большим количеством антенн нужны при высокоскоростном интернет-подключении, для онлайн-игр и потокового видео в высоком качестве. Руководствуясь этой информацией, вы можете определить нужен ли вам маршрутизатор с десятком антенн или же вполне достаточно обычного роутера с двумя.

Примечание: сразу уточню – речь идет о типичном «домашнем» применении Wi-Fi роутеров или точек доступа, а не о специализированных решениях, требующих дальней связи и т.п.

Сила есть – ума не надо?

Темная сторона силы 

Итак, пусть изначально у нас есть некий стандартный роутер/точка доступа с официально разрешенными для нашей страны параметрами по мощности сигнала, который работает «в полную силу», то есть на мощности передатчика 100%. Напоминаю, это 23 дБм / 200 мВт в диапазоне 5ГГц или 20 дБм / 100 мВт в диапазоне 2,4 ГГц.

Примечание: единица измерения мощности беспроводного сигнала измеряется в дБм или мВт. 

Излучаемый роутером/ТД сигнал распространяется вокруг, и попадает на приемные устройства, существенно ослабнув «по пути». Какой примерно сигнал мы имеем на стороне клиента (смартфона, планшета, ноутбука и т.д.)? Ну, к примеру, -50 дБм / 0.00001 мВт или -67 дБм / 0.0000002 мВт.

В то же время беспроводной клиент, который обычно представляет собой мобильное устройство, имеет задачу не только подключиться к сети, но и подольше проработать от батареи. Поэтому клиент не «выбрасывает» напрасно энергию в эфир. Мощность передатчика клиентов обычно находится на уровне 11-17 дБм (12.5-50 мВт). То есть, эта мощность в от 8 до 2 раз меньше, чем мощность сигнала роутера, если говорить об устройствах в  2,4 ГГц диапазоне.

При этом у беспроводных роутеров/ТД всегда есть CCA Threshold – порог слышимости сигнала, и если уровень сигнала не превышает этот порог, роутер/ТД считает его шумом. Предположим, этот порог — 82 дБм. Таким образом, наш условный роутер с 5 дБи антеннами будет работать с устройствами, уровень сигнала от которых в точке размещения роутера не менее -87 дБм (-87 дБм сигнал + 5 дБи коэффициент усиления антенны роутера = -82 дБм). 

Примечание: разумеется, это чисто условный пример, в котором все параметры условно-типичные и даны для понимания ситуации; ваш роутер может иметь антенны с коэффициентом усиления отличающимся от 5 дБи, и иной порог, например — для определенного оборудования Ubiquiti в целом стабильная связь гарантируется при уровне сигнала до -70дБм; порог для сетей 5ГГц ниже чем для 2,4 ГГц даже на одном и том же оборудовании и т.п., но это нюансы, в которые мы углубляться не будем.

В целом для роутера и клиента можно руководствоваться простым правилом: при прочих равных условиях, сигнал теряет 6 дБ мощности (т.е. в 4 раза) при увеличении расстояния от передатчик в 2 раза.

Однако, как было сказано выше, мощность сигнала роутера/ТД обычно в 2-8 раз выше, чем на клиентах. И с отдалением от роутера/ТД неизбежно возникнет ситуация, когда клиент будет слышать сигнал роутера хорошо, а вот роутер будет слышать более слабый сигнал клиента на «грани» возможностей или не слышать вообще (так как уровень сигнала клиента будет опускаться за порог слышимости CCA Threshold). И возникнет странная ситуация, когда сигнал Wi-Fi от роутера на клиентском устройстве вроде бы ловится, но связи нет или она постоянно «отваливается». 

Причина в асимметрии «силы» связи: к примеру, когда клиент мощностью 14 дБм слышит роутер/ТД на -84 дБм (-84 дБм + 2 дБи коэффициент усиления антенны клиента = условный порог слышимости -82 дБм), до роутера/ТД доходит сигнал от клиента лишь на уровне -90 дБм, что находится ниже порога слышимости. При указанных условиях беспроводная связь гарантированно оборвется. 

То есть, в каналах беспроводной связи уже при типичных стандартных параметрах работы роутеров/ТД возникает существенная проблема со связью, вызванная асимметрией мощностей Wi-Fi излучателей. И если дополнительно поднять мощность сигнала на одной стороне (роутере/ТД), то проблема только усугубится. Перемещаясь с мобильными клиентами, вы все более часто будете сталкиваться с ситуацией, когда Wi-Fi роутер «теряет» устройства, и именно потому, что у него существенно более сильный сигнал. Клиент «услышит» роутер/ТД, а роутер клиента – нет. Вот почему серьезные производители оборудования не рекомендуют использовать Wi-Fi роутеры и точки доступа на максимальной мощности. Привожу в доказательство фрагмент презентации Cisco (с полной презентацией можно ознакомится здесь).

   

Даже наоборот, для устранения асимметрии и получения стабильной связи рекомендуется понизить мощность Wi-Fi передатчика в роутере/ТД. 

Но если не мощность сигнала, то что же тогда определяет скорость и надежность Wi-Fi соединения?

Скорость подключения, которая ни о чем не говорит.

Скорость подключения по Wi-Fi определяют три параметра: тип модуляции, количество потоков (зависит от количества антенн) и ширина радиоканала.  

Но «теоретическая» скорость подключения на основе вышеуказанных параметров имеет мало общего с реальной скоростью работы беспроводной сети. Что же оказывает влияние на эту скорость?

Дело в том, что модуляция в сети непостоянна. Самые прогрессивные модуляции на сегодня — 256 QAM и 1024 QAM (модуляция определяет, сколько бит передается в одном радиосимволе). Но! Эти плотные модуляции очень чувствительны к шуму. И достигаются они только при высоком соотношении сигнал/шум (SNR), когда клиент находится близко к Wi-Fi роутеру/ТД. С удалением от роутера/ТД растет шум, SNR падает, модуляция упрощается для надежности соединения и, как следствие – падает скорость связи. Плюс свою лепту в проблемы сети добавляет интерференция.

Интерференция и шум

Причиной коллизий из-за интерференции в Wi-Fi сетях являются беспроводные устройства, работающие на том же или близком канале. Это вполне могут быть соседские Wi-Fi устройства, а не ваши, и повлиять на их работу вы не сможете. 

Примечание: в частности, поэтому рекомендуется использовать непересекающиеся каналы для соседних Wi-Fi роутеров; непересекающиеся каналы помогают избегать интерференции (хотя полностью проблему, конечно, не решают – проблемы растут по мере удаления от передатчиков).

Итак, интерференция – это помеха, вызываемая радиоволнами соседних Wi-Fi устройств.  

Источником шума в беспроводных сетях являются не Wi-Fi устройства, использующие для работы тот же радиочастотный диапазон, что и Wi-Fi оборудование. Это различные Bluetooth устройства, 2,4ГГц и 5 ГГц ресиверы, радиотелефоны, микроволновые печи и другое оборудование. 

Примечание: впрочем, поврежденные пакеты Wi-Fi и сигналы от устройств за пределами порога CCA Threshold тоже считаются шумами. Сигналы от Wi-Fi устройств, работающих отдаленно от роутера на том же канале, не считаются интерференцией, поскольку сигналы таких устройств не могут быть демодулированы.

Как уменьшить интерференцию и шум в Wi-Fi сети? Для домашнего пользователя я вижу только два варианта действий: перейти на другой канал и провести деагрегацию каналов. Так как объединение каналов уже само по себе ухудшает SNR: каждый дополнительный 20 MГЦ канал отнимает примерно 3dB у показателя SNR.

Примечание: уменьшение ширины канала в 10 раз увеличивает соотношение сигнал-шум в те же 10 раз. Вот почему в стандарте 802.11ax реализована идея разделения канала на дополнительные поднесущие. Сужение канала повышает соотношение сигнал/шум, что и дало возможность использовать прогрессивную кодировку 1024 QAM.

Но решающее влияние на быстродействие вашей сети будет оказывать не соотношение сигнал/шум, не интерференция как таковая, не мощность беспроводного сигнала, и уж тем более не количество беспроводных сетей вокруг, как ошибочно думают многие. Быстродействие вашей беспроводной сети будет в значительной степени определяться утилизацией канала. Ну, если вы живете не в тайге среди медведей, конечно. Там Wi-Fi каналы утлилизировать будет некому, кроме вас. 

Проблемы утилизации

Что такое утилизация канала? И почему она сильно влияет на скорость работы Wi-Fi сети? Утилизация — это доля эфирного времени, которую занимают все работающие на данном канале устройства, и чьи сигналы могут быть демодулированы нашим Wi-Fi роутером/ТД, то есть энергия которых выше за CCA Threshold. По сути, пакеты нашей сети «втискиваются» в доступные узкие эфирные рамки между пакетами других сетей, работающих в этом же радиодиапазоне. Увы, но с максимальной производительностью наша беспроводная сеть работает лишь тогда, когда соседские сети на используемом канале не слишком активны или простаивают (а лучше всего – если они на нем отсутствуют). Вот почему настоятельно рекомендуется уходить на самые «незанятые» Wi-Fi радиоканалы. Там банально меньше «утилизаторов» сети. 

Примечание: утилизация важна потому, что в Wi-Fi сетях доступ эфирному диапазону реализован по протоколу CSMA/CA (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), согласно которому беспроводные устройства периодически «слушают» свою частоту на канале, и если она занята, передача данных откладывается, а затем через некоторое время устройство снова делает попытку прослушивания частоты.

Отметим, что утилизация канала никак не влияет на отображаемую в системе скорость беспроводного подключения, но в то же время имеет огромное влияние на реальную практическую производительность беспроводной сети. 

Живой пример: стоит одному из беспроводных пользователей поставить на закачку какой-нибудь крупный файл (не говоря уже о торрентах), не выставив разумных ограничений на темп загрузки, как скорость работы всех остальных пользователей на используемом таким юзером Wi-Fi канале существенно упадет, именно из-за утилизации канала. Причем неважно, подключены пользователи к этой же сети, или же к ближайшим сетям использующим тот же Wi-Fi канал. Более того, эффект негативно скажется и на соседних Wi-Fi каналах тоже. 

Какой уровень утилизации канала может быть приемлем? Компания Cisco полагает что при утилизации канала более 80%, «ловить» в сети уже нечего. Нет, сеть, конечно, будет работать и при такой утилизации. Но о работе в чем-то близком к реалтайму речь уже не идет. 

Низкая утилизация канала — отлично

Средняя утилизация канала — приемлемо

Примечание: не факт, что на канале, на котором меньше всего Wi-Fi сетей, самая низкая утилизация канала — все зависит от сценариев эксплуатации сетей. Установить канал(ы) с самой низкой утилизацией можно только эмпирическим путем.   

Одним из эффективных средств уменьшения канальной утилизации (речь идет о средствах, доступных для домашних пользователей), являются: переход на другой канал, уменьшение количества подключенных клиентов в сети, особенно медленных (возможно стоит перевести их в отдельную сеть), уменьшения количества неподключенных Wi-Fi клиентов в зоне действия сети, а также — уменьшение радиуса действия беспроводного роутера, то есть уменьшение мощности передатчика (это отсечет самых дальних и медленных клиентов, которые долго занимают канал и «тормозят» сеть, а также дальние неподключенные устройства,  которые регулярно отправляющие менеджмент-фреймы, в том числе не ваши устройства). 

Примечание: для устранения конфликтов с соседними сетями Wi-Fi сейчас введен идентификатор BSS Color (Base Service Station), который помечает каждый пакет, что позволяет роутерам и клиентам определить, какие пакеты передаются от соседних сетей, и просто игнорировать их.  Это снижает интерференцию от соседних беспроводных сетей и ускоряет передачу данных, но эта возможность доступна только в новейшем стандарте 802.11ах. 

Итог

Как видим, использование роутера с большой мощностью Wi-Fi сигнала вовсе не означает, что ваша сеть будет работать лучше, станет надежнее или «дальнобойнее». Скорее наоборот. Чем более мощный Wi-Fi роутер/ТД и чем больше радиус его покрытия – тем больше интерференции и шумов такое устройство наловит, тем больше будет утилизация беспроводных каналов и меньше – производительность сети. Да еще и соседям такой гаджет будет создавать лишние помехи. Как-то так.

Ну а если вам есть что прибавить к вышесказанному – прошу в комментарии.