На сегодняшний день редко можно встретить квартиру, в которой не установлен Wi-Fi роутер, позволяющий подключиться к сети Интернет любому устройству с поддержкой Wi-Fi. Насколько редко встречается предыдущий тезис, настолько же часто возникают проблема «плохого Wi-Fi». Попробуем разобраться в чем же причины проблемы, как правило за исключением каких-то совсем уж уникальных случаев причины обычно две:
- большое количество Wi-Fi роутеров, установленных в соседних квартирах «зашумляют» радиоэфир в многоквартирных домах;
- недостаточный прием сигнала в удаленных комнатах многокомнатных квартир и частных домов.
Для тех, кто не любит вникать в суть проблем предлагаю краткую инструкцию по решению проблемы. Итак, если вы живете в многоквартирном доме, у Вас Wi-Fi роутер 2,4 ГГц и внезапно возникла проблема с доступом в Интернет, то порядок действий следующий:
- Первое что необходимо сделать – перезагрузить роутер в этом случае велика вероятность автоматического выбора роутером менее загруженного канала, при этом проблема должна решиться сама собой;
- Если первое не помогло, то перед тем как приступать к решению следует убедиться, что проблема именно в «плохом Wi-Fi», самый простой способ убедиться в этом подключиться к роутеру кабелем в один из локальных портов
и проверить скорость доступа в Интернет например здесь; - Если скорость не соответствует тарифному плану, то скорее всего проблема в канале связи между вашим провайдером Интернета и роутером, можно уже начинать звонить на горячую линию технической поддержки вашего провайдера. Хотя возможны варианты, когда к вашему роутеру несанкционированно подключено устройство занимающее большую часть пропускной способности канала связи, инструкции как найти такое устройство здесь;
- Если скорость в кабеле соответствует тарифному плану, при этом проблема проявляется в определенное время (например, вечером, когда большинство соседей активно используют беспроводную сеть), то скорее всего вам поможет замена роутера на двухдиапазонный например на такой, с поддержкой диапазона 5ГГц.
Для любителей понять проблему глубже и для тех, кто быть может не готов тратить свои кровные на какой-то там «дурацкий роутер», предлагаю немного поразбираться в теории …
Немного теории или интересные свойства радиоволн.
Затухание в свободном пространстве, можно вычислить по формуле Фрииса:
где Pr – мощность на выходе приемной антенны, Pt – мощность на входе передающей антенны, Gr и Gt – коэффициенты усиления приемной и передающей антенн, R – расстояние между ними, f – частота, с – скорость света в вакууме.
Из формулы следует, что мощность на входе приемника обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника и обратно пропорциональна квадрату частоты.
Возьмем к примеру, Wi-Fi роутер с передатчиком, работающим на частоте 2,4 ГГц мощностью 20 дБм (0,1 Вт), коэффициентом усиления антенн 3 дБ (в 2 раза). На расстоянии 10 метров на вход приемника смартфона с антенной имеющей аналогичный коэффициент усиления 3 дБ достигнет -34 дБм (0,0000003952 Вт), на расстоянии 20 метров -40 дБм (0,0000000988 Вт), на расстоянии 40 метров -46 дБм (0,0000000247 Вт). Аналогичная ситуация наблюдается при повышении частоты с 2,4 ГГц до 5ГГц на расстоянии 40 метров получим -52дБм (0,0000000057 Вт)
Получается каждый раз удваивая расстояние или частоту имеем падение мощности вчетверо или минус 6дБ.
Дифракция или огибание радиоволной различных препятствий соизмеримых с длиной волны, к примеру, для диапазона 2,4 ГГц длина волны составляет 12,5 сантиметров, для 5 ГГц это уже около 6 сантиметров. Согласно принципу Гюйгенса электромагнитная волна распространяется сферическим фронтом, при этом граница любого препятствия становятся вторичными источниками фронта излучения. Огибающая фронтов волн всех вторичных источников становится фронтом волны в следующий момент времени, при этом результирующее электромагнитное поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.
Другими словами сигнал от роутера может «слегка заглянуть за угол» если этот угол соизмерим с длиной волны.
Интерференция явление, характеризующееся взаимным увеличением или уменьшением результирующей мощности двух или нескольких электромагнитных волн, например отраженных от разных стен, при их наложении друг на друга. Результат интерференции (интерференционная картина) усиление или ослабление полезного сигнала в зависимости от положения в пространстве.
При взаимодействии с препятствием часть энергии поглощается материалом, часть отражается, причем угол падения всегда равен углу отражения, часть проходит сквозь материал. Разные материалы обладают различной степенью поглощения, кроме того степень поглощения зависит от длины волны.
Также интересной особенностью волн Wi-Fi диапазона, является то, что молекулы воды, способны поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Частотные каналы.
В диапазоне 2.4 ГГц существует 3 непересекающихся канала шириной 20 МГц, на рисунке ниже выделены жирной линией:
Это такие каналы, на которых Wi-Fi роутеры будут работать, не создавая помех друг-другу, то есть каждая на своей частоте. Когда роутеры начинают работать на одинаковых каналах, появляется нестабильность в работе вплоть до пропадания связи. Такое поведение характерно для многоквартирных домов. 14 канал разрешен только в Японии поэтому на большинстве пользовательских устройств подключиться к роутеру, настроенному на 14 канал не получится. В США не доступен 13 канал, на устройствах, привезенных из США могут возникнуть проблемы при подключении к роутеру, настроенному на 13 канал.
При построении сетей в диапазоне 2,4 ГГц иногда используют схему из четырех каналов:
Эффект состоит в том, что, если Wi-Fi роутеры на соседних каналах расположены достаточно близко, они будут мешать друг другу. Однако если добиться того что смежные роутеры будут работать на максимально разнесенных каналах это снизит уровень взаимного влияния, и такое частотное планирование становиться оправданным.
При использовании полосы частот 40 МГц имеем 2 частотных канала:
В диапазоне 5ГГц частотных каналов значительно больше, если не принимать внимание ограничения, накладываемые законодательствами разных стран получается 25 каналов шириной 20МГц или 12 каналов шириной 40МГц или 6 каналов шириной 80МГц или 2 канала шириной 160МГц:
Ширину канала можно сравнить с диаметром трубы, чем шире канал, тем большее количество информации возможно передать за единицу времени.
С информацией о разрешенных частотных каналах в различных странах можно ознакомиться здесь.
Вернемся к решению проблемы плохого Wi-Fi, борьба с «зашумленностью».
Итак вы перезагрузили роутер, проблема осталась. Проверили скорость подключившись кабелем, она вполне соответствует тарифному плану, но при подключении к роутеру по Wi-Fi ваш instagram долго долго грузит ленту, что же делать?
Проще всего конечно купить новый роутер, однако кроме того, что это дополнительные траты, следует иметь ввиду, что большинство устройств, которые до сих пор исправно работают имеют радиомодуль, работающий только в 2,4 ГГц. Т.е. ваш новый смартфон заметно прибавит в скорости, но старенький ноутбук или планшет скорее всего разницы не заметит. К тому же, как мы узнали из предыдущего раздела в диапазоне 5 ГГц скорее всего появятся зоны недостаточного покрытия, которых при использовании 2,4 ГГц раньше не было (те самые падения мощности в 4 раза).
Итак, прежде чем менять роутер попытаемся забороть помеху от соседского роутера. Как мы узнали из предыдущего раздела в диапазоне 2,4 ГГц имеется 3 непересекающихся канала, для выяснения наименее загруженного канала рекомендую использовать программу WiFi Analyzer или программу для ПК Acrylic Wi-Fi Home Как правило ситуация в многоквартирных домах выглядит вот так:
В данном случае программа рекомендует перейти на диапазон 5 ГГц, однако прежде я бы порекомендовал установить вручную 13 канал и проверить скорость Интернета.
Следует понимать, что значимое влияние соседский роутер начинает оказывать если уровень его сигнала или дсругими словами помеха которую он создает выше уровня -20 дБ (или отношение по мощности в 100 раз) от уровня сигнала вашего роутера. На рисунке ниже видно, что роутер home.net значительно превосходит своим сигналом остальные роутеры, уровень -20 дБ обозначен красной линией, влиянием соседей в данном случае можно пренебречь:
Такой же вывод делает и WiFi Analyzer совершенно спокойно рекомендуя нам 11 и 6 канал, хотя на последнем работают 3 соседских роутера:
Если ситуация в вашей квартире выглядит вот так:
В интерфейсе Acrylic Wi-Fi Home то же самое выглядит так:
То рассчитывать на сколь-нибудь приемлемую скорость доступа в Интернет не стоит, следует воспользоваться советом купить новый роутер с поддержкой 5 ГГц. Для примера вот так выглядит загрузка каналов диапазона 5 ГГц там же:
Таким образом решение проблемы с «зашумленностью радиоэфира» сводится к поиску наименее загруженного канала 2,4 ГГц. Однако как мы убедились выше зачастую проблема не имеет иного решения чем переход в диапазон 5 ГГц.
Решение проблемы с недостаточным покрытием.
Вмногокомнатных квартирах или частных домах часто возникает проблема недостаточного покрытия отдаленных помещений, как правило проблема вызвана неправильным выбором места установки Wi-Fi роутера. Как мы узнали из вышеизложенного Wi-Fi роутер формирует в квартире сложную интерференционную картину электромагнитного поля, при этом ваш смартфон находясь в соседней комнате или через пару стен, может оказаться в зоне слабого сигнала. Как правило причиной проблем является неправильная установка роутера например рядом с кабельным вводом или рядом с входом в квартиру результат, получается таким:
Если перенести точку доступа на стену в центральную область квартиры проблему в большинстве случаев удастся решить, в нашем случае имеем:
Таким образом общие рекомендации заключаются в установке роутера на максимально возможном удалении от стен в центральной области квартиры или здания, которое требуется покрыть. Зоны, которые категорически нельзя использовать для размещения роутера:
- зоны ограниченного пространства, такие как шкафы-купе, ниши за мебелью, на полках шкафов;
- в районе пола, под столом, под кроватью, в тумбочке;
- возле техники и приборов, телевизоров, компьютеров, микроволновок;
- рядом или на металлических конструкциях (тоже самое с зеркалами), металл отлично отражает радиосигнал что в конечном итоге создает еще более загадочную интерференционную картину, к тому же при установке точки доступа на металлическую поверхность сигнал от передатчика отразившись от металла практически без затуханий окажется на входе приемника, что крайне негативно скажется на его чувствительности;
- рядом с системой отопления и отопительными приборами, так как перегрев устройства изменяет характеристики радиотрактов как правило в сторону ухудшения, длительный перегрев снижает срок эксплуатации роутера.
- рядом или за аквариумом, вода имеет свойство поглощать излучение.
Для частного дома, в дополнение к вышеописанному, можно рекомендовать размещать роутер над лестничными маршами соединяющими этажи. Сигналу от роутера в этом случае проще распространяться между этажами.
Рассмотрим 2-х этажный дом, разместим точку доступа на потолке второго этажа вблизи лестничной площадки, с учетом ж/б перекрытий толщиной 30 см и затуханием 20дБ/м получаем следующую картину:
Таким образом, одного правильно установленного Wi-Fi роутера как правило достаточно для покрытия частного дома. Здесь хотелось бы обратить внимание на уменьшение зон покрытия при использовании диапазона 5 ГГц, ниже приведены расчеты покрытия для того же частного дома на 36 канале. Видно что площадь темно-зеленых зон уменьшилась, появились зоны «плохого сигнала» серого цвета с уровнем ниже -70 дБм:
Увеличение покрытия установкой повышенной мощности передатчика.
Максимальная мощность передатчика в большинстве стран ограничена законодательством. В РФ максимальная эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (ЭИИМ, англ. EIRP — Equivalent Isotropically Radiated Power ) ограничена решением ГКРЧ № 07-20-03-001 и составляет 100 мВт (20 дБм), расчеты выше выполнены с учетом этого ограничения. Однако практически все производители роутеров оставляют возможность увеличения ЭИИМ.
На примере роутера Mikrotik hAP AC Lite увеличим мощность излучения и смоделируем результирующее покрытие. В настройках Interface/wireless/wlan1 в режиме Advanced Mode выбираем no_country_set:
переходим во вкладку Tx Power и указываем вручную мощность передатчика 27 дБм:
Сравним результирующее покрытие:
Покрытие значительно улучшилось, вокруг дома появились зоны «уверенного приема».
Надеюсь статья была интересной, конструктивная критика приветствуется в комментариях.
Источник: https://wifikzn.ru/2020/01/08/bad-wifi-fix/