Por que os roteadores WiFi fazem um trabalho tão ruim na seleção de canais?

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O congestionamento de Wi-Fi, especialmente na faixa de 2,4 GHz, é um problema sério em algumas áreas. É bastante difundido que existem muitos guias para escolher um canal menos congestionado. Por exemplo, https://www.howtogeek.com/197268/how-to-find-the-best-wi-fi-channel-for-your-router-on-any-operating-system/

Como a maioria dos roteadores não escolhe automaticamente o canal e o hardware parece capaz de detectar redes conflitantes, por que eles não fazem um trabalho melhor na seleção de canais?

insysion
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Solução. Use 5GHz e não 2.4.
Tetsujin 05/04
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@ Tetsujin Isso é um pouco franco, não é realmente uma solução.
Ultrasonic54321
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O problema é que o ambiente pode continuar mudando e depende do ponto de acesso com que frequência verifica o melhor canal. Se estiver apenas na inicialização e o dispositivo não for reiniciado com frequência, poderá levar meses entre a definição do melhor canal. Então isso depende do dispositivo.
precisa saber é o seguinte
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@ Ultrasonic54321 - praticamente resolve tudo. Se você mora em um ambiente urbano de alta densidade, basta verificar quantos pontos de acesso estão em 2.4 e quantos em 5. Aqui está uma proporção de 50: 1. Eu sou a única pessoa em 'view' no dia 5, as outras 50 que posso ver daqui nunca mudaram de 2.4.
Tetsujin
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Todo mundo tem uma situação diferente. Suas observações não estão erradas, mas também não estão certas.
Ultrasonic54321

Respostas:

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A falha dos pontos de acesso Wi-Fi em escolher bem os canais de 2,4 GHz se resume a um pequeno punhado de problemas:

  • A maioria escolhe apenas um canal no momento da inicialização, mas um canal que estava bom quando o AP foi reiniciado pela última vez pode ter se tornado uma má escolha dias, semanas ou meses depois.
  • A maioria não quer atrasar a inicialização gastando tempo suficiente para avaliar verdadeiramente todos os canais; portanto, usa heurísticas ruins como "basta escolher o canal onde vemos o menor número de pontos de acesso", o que não necessariamente se correlaciona a qual canal fornecerá a melhor taxa de transferência e confiabilidade. Pior ainda, essas heurísticas simplificadas demais podem causar problemas, como escolher um canal que se sobrepõe parcialmente aos canais em que outros APs estão ativados, o que fará com que os APs interfiram entre si sem poder cooperar entre si como se estivessem exatamente no mesmo canal.
  • A maioria nem possui o hardware do analisador de espectro necessário para avaliar verdadeiramente a interferência de RF em cada canal; eles têm rádios Wi-Fi e focam na interferência de outros dispositivos Wi-Fi e ignoram bastante a interferência causada por dispositivos não Wi-Fi, como Bluetooth, fornos de microondas, telefones sem fio, subwoofers sem fio, babás eletrônicas, câmeras sem fio, e mais.
  • Criar um ponto de acesso que possua o hardware e os algoritmos para escolher bem os canais, não apenas na inicialização, mas para continuar reavaliando as opções de canal posteriormente e alterando os canais quando houver benefício, é caro e cheio de interoperabilidade em potencial problemas Nem todos os clientes são ótimos em honrar os anúncios de comutador de canal do ponto de acesso; portanto, um ponto de acesso que muda de canal rapidamente corre o risco de que os clientes caiam da rede toda vez que o fazem.
Spiff
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E os desenvolvedores de firmware são muito exigentes para bloquear as opções em 1/6/11.
usar o seguinte comando
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Acrescente que o congestionamento do canal em que o roteador está localizado pode diferir do congestionamento do canal em que o dispositivo final está localizado.
5288 Gary
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@detly 1/6/11 são os únicos canais que você deve usar, porque são os que não se sobrepõem. Se, por exemplo, você escolhe 3 porque há muitas pessoas em 1 e 6, agora está congestionando tudo entre 1 e 6. Acho que sim.
Matt M.
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@CaptainMan Sempre que as baterias morriam no meu Gameboy enquanto estava no carro, eu acabava lendo essa etiqueta várias vezes.
Adonalsium 06/04
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Você precisa reduzir os dias para 'da próxima vez que tiver um corte de energia'. Pense sobre o que acontece quando 80 da AP toda a inicialização depois de um corte de energia, todos ver esse canal 3 é completamente livre e todos, em seguida, decidir usá-lo, até o próximo corte de energia;)
djsmiley2k - Cow
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O problema geral aqui é que a banda de 2,4 GHz está completamente saturada em qualquer área moderadamente povoada. Além disso, existem apenas 14 canais, dependendo do país, disponíveis para uso. Desses 14, apenas 3 canais não se sobrepõem e interferem entre si. E isso só é verdade se o dispositivo usar apenas 20 MHz de largura de banda e não a largura de banda de 40 MHz disponível em alguns pontos de acesso.

Todos os roteadores Wi-Fi configurados corretamente devem usar apenas os canais 1, 6 ou 11 a 20 MHz de largura de banda. Um ponto de acesso pisca nos sinais de qualquer ponto de acesso próximo por pelo menos 2 canais acima e 2 canais abaixo dele. Pior ainda, se estiver na largura de banda de 40 MHz.

Quando os pontos de acesso puderem se ver, no mesmo canal, eles cooperarão e compartilharão o espaço aéreo. Se dois pontos de acesso estiverem usando canais próximos, mas diferentes, eles pisarão um no outro e cada colisão resultará na perda de dados.

Infelizmente, a maioria dos roteadores Wi-Fi modernos, por simplicidade, padroniza a seleção de canal automático. No entanto, eles não aderem às regras 1, 6 ou 11. Em vez disso, eles usam um algoritmo proprietário que provavelmente se baseia no uso de cada canal. Isso causa interferência grave e inevitável em redes próximas, praticamente tornando a banda de 2,4 GHz inútil em algumas áreas. Além disso, as seleções de canal automático geralmente acontecem apenas durante uma reinicialização ou raramente. Portanto, a seleção de canais pode rapidamente se tornar obsoleta, pois os pontos de acesso próximos também pulam os canais e competem para encontrar o canal "mais limpo". Para piorar as coisas, a seleção de canais é baseada no que o ponto de acesso ouve, e não no que o cliente ouve, o que pode estar mais próximo de um conjunto diferente de pontos de acesso.

Portanto, o problema não é o mecanismo de seleção, mas o fato de a banda de 2,4 GHz estar completamente saturada. Não apenas por pontos de acesso Wi-Fi, mas por telefones sem fio, microondas, Bluetooth, monitores de bebê, câmeras sem fio e qualquer número de outras tecnologias.

A resposta é usar a banda de 5 GHz. Existem dezenas de canais de 5GHz disponíveis. Nenhum deles se sobrepõe aos outros se a configuração de largura de banda padrão de 20 MHz for usada. Isso significa que todos os dispositivos que usam a banda de 5 GHz podem cooperar entre si sem interferir. Infelizmente, o Wireless-N e, principalmente, o Wireless-AC permitem canais mais amplos que se sobrepõem na tentativa de fornecer maior rendimento. Portanto, mesmo na banda de 5 GHz, você deve estar ciente da interferência entre os canais e escolher suas configurações com sabedoria, em vez de utilizar a seleção automática de canais.

Em uma área densamente povoada, o uso de canais amplos proporcionará pouco ou nenhum benefício e poderá realmente piorar as coisas.

Appleoddity
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Sugerir que as pessoas usem pequenos canais antigos de 20 MHz em 5 GHz é um péssimo conselho, a menos que você os avise que reduzirá o desempenho do 802.11ac para menos de um quarto do que poderia ser.
Spiff
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Além disso, o que o AP vê / ouve é diferente do que os clientes do AP aqui, portanto, está tomando decisões com informações ligeiramente erradas.
Davidgo
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@davidgo Concordou. A seleção de canais deve ser planejada. A seleção automática causa apenas problemas. No entanto, a banda de 5Ghz elimina muito disso.
Appleoddity
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@ Spiff Agradeço que isso possa reduzir o desempenho. Mas minimizar a interferência entre canais é um dos maiores objetivos no planejamento de wifi. Em qualquer área urbana ou com população moderada, isso significa usar canais de largura de banda de 20 MHz. Tentar usar mais alguma coisa tornará as coisas piores ou não fará muita coisa. O 802.11AC pode usar decisões de largura de banda por quadro para evitar interferência entre canais, mas é inútil por dispositivos N sem fio. Por fim, você verá pouca diferença ao tentar usar canais de largura de banda maiores em áreas densas.
precisa saber é o seguinte
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As fontes estão inoperantes. Parece muito conservador usar espaçamento de 25 MHz, quando o canal atual está usando 16,25, com o restante já sendo banda de guarda. A realidade é diferente, onde 1,5,9,13 é realmente utilizável. As outras fontes nesse parágrafo são antigas (Cisco usando 22 MHz) ou indisponíveis ou não testam canais 1,5 (ou similares).
user3549596
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Basta adicionar uma representação visual sobre o congestionamento de 2,4 GHz versus a banda de 5 GHz às respostas já excelentes.

Eu moro em uma capital europeia com uma forte penetração no mercado de Internet e Wi-Fi.

Além disso, a maioria dos ISPs locais também adiciona um SSID / rede móvel adicional por padrão em seus roteadores / modems / CPE e, com frequência, é pelo menos 1 SSIDx2 por residência / bairro. Lembre-se de que, além dos APs que transmitem sinais, os clientes também transmitem.

Por exemplo, apenas ouvindo com um notebook normal, sem qualquer amplificação em um ponto fixo do meu quarto, sem andar pela casa, vejo pelo menos 136 SSIDs (cerca de 70-90 APs). Não seria um longo trecho que me levou a suspeitar que eu poderia ter ao meu redor aprox. 200 equipamentos (APs + clientes) transmitindo sinais na faixa de 2,4 GHz.

Compare os gráficos no lado esquerdo, 2.4Ghz, com o lado direito, na banda de 5GHz.

Wi-fi

Rui F Ribeiro
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Esse gráfico é legal - como é feito?
krubo
@krubo É WiFi Explorer no MacOS
Rui F Ribeiro
@krubo eu tentaria InSSIDer (deve ser livre para usar)
Jan Ivan
O InSSIDer também é pago hoje em dia. Comprei o WifiExplorer para os gráficos.
Rui F Ribeiro
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Como Spiff mencionou, a seleção de canais geralmente é feita apenas durante o tempo de inicialização, pois a reavaliação periódica da utilização de canais alternativos requer hardware adicional ou melhor. Também não há um padrão aceito sobre como os APs devem cooperar ao selecionar seu canal. O que aconteceria se todos os APs em uma área subitamente percebessem que o canal 6 está sendo menos utilizado que os canais 1 e 11? Direito. Alguns segundos depois, o canal 6 tornou-se inutilizável, e todo PA está voltando aos canais 1 e 11 ... deixando o canal 6 aberto como o principal alvo da próxima invasão de PA.

Na banda de 5 GHz, a Seleção dinâmica de frequência (DFS) pode ser necessária para alguns canais (canais 52-64 e 100-140 na Alemanha e nos EUA). Entretanto, isso não visa melhorar a cooperação dos APs , mas impedir que os APs afetem os radares climáticos. Um ponto de acesso que usa DFS deve monitorar constantemente o canal em busca de radar meteorológico e, se detectar algo que possa ser um radar climático, deve sair imediatamente desse canal (normalmente alternando para um canal de 36 a 48, pois não é usado para o clima). radar e não requer DFS ... em outras palavras, o AP não seleciona o melhor canal alternativo, mas apenas um canal que é garantido a segurança do radar meteorológico).

Pode ser possível que alguns fabricantes de pontos de acesso tenham algoritmos que podem otimizar a atribuição de canais quando uma área é coberta por um número de pontos de acesso (e somente deles). Um "Ponto de acesso não autorizado" (que não participa deste processo de otimização) pode perturbar significativamente a rede. Algumas empresas periodicamente realizam buscas pelos Rogue APs em suas instalações.

Klaws
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Em uma área de alto congestionamento, onde existem dezenas de pontos de acesso nos canais 1, 6 e 11 de 2,4 GHz, às vezes eu recebo uma conexão mais confiável forçando o 802.11b (o modo mais lento), especialmente em canais menos utilizados, como 4 e 8. O diagrama de sobreposição de largura de banda da wikipedia (abaixo) sugere pistas tentadoras sobre por que isso pode funcionar, uma vez que o perfil de largura de banda redonda do 802.11b (DSSS) faz com que pareça que ele se importaria mais com o meio de seu próprio canal, mesmo que canais sobrepostos estivessem presentes . É claro que essa abordagem é muito doentia para o roteador fazer por conta própria. Sua milhagem pode variar.

insira a descrição da imagem aqui

krubo
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A verdadeira razão é que 2.4gHZ é uma banda de lixo eletrônico e nunca deveria ter sido usada para nada. E a razão é que é uma banda de lixo eletrônico que é a mesma frequência da molécula de água, que ressoa. É por isso que os radioastrônomos usam a banda extensivamente procurando exoplanetas e nebulosas. As empresas não queriam a banda porque sabiam que era inútil. Portanto, graças à complexidade corporativa da FCC, 2,4ghZ tornou-se domínio público por padrão. Mais ou menos como o lixão da cidade sendo inagurado como um parque da cidade, mas sem as melhorias.

O problema da molécula de água não pode ser subestimado. Qualquer coisa molhada irá interferir, incluindo seres humanos, cães, plantas domésticas, microondas, aquários, neve e canos de água de plástico. Os transmissores concorrentes causam "bolhas de interferência" que perambulam ao longo de minutos. Não há solução para essa perambulação, sua parte da ressonância de 2,4 com a molécula de água. Quanto mais transmissores competirem em sua vizinhança, pior fica a perambulação.

Desculpe dizer, mas a única solução é realmente subir o espectro para 5,6.

Gnarlodious
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Na verdade, 2,4 GHz foi amplamente escolhido porque já era uma banda ISM e era baixa o suficiente em frequência para tornar os chipsets de RF baratos. A coisa da água não é realmente verdadeira, a água tem muitos modos ressonantes, a maioria deles bastante baixa Q. As bandas de absorção não se tornam um problema importante até que você atinja o oxigênio a cerca de 60 GHz, o que pode custar 15dB por km de aumento. perdas de caminho. O 2,4 GHz foi um compromisso baseado no tamanho do magnetron, considerações harmônicas e algumas experiências sobre a penetração em alimentos nos anos 40, um forno funciona perfeitamente bem em qualquer lugar entre 1 e 20 GHz.
9788 Dan Mills
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Há utilidade em ter bandas que são absorvidas. O objetivo de ter APs de baixa potência em uma banda é que eles não vão interferir com outros muito distantes. Infelizmente, há uma tonelada de coisas nessa banda.
31718 Brad
Deixe-me verificar rapidamente a frequência ressonante do vapor de água não condensado ... certo ...: "O pico é de 10GHz a 50GHz, dependendo da temperatura." Eu acho que a frequência ressonante à temperatura ambiente é de cerca de 22GHz. Essa ressonância não afeta muito o WiFi, mas ... afeta sinais de 5 GHz mais do que sinais de 2,4 GHz. Pior ainda para 5.6GHz e superior, obviamente. Observe que o WiFi de 5 GHz possui (na mesma potência de saída) um alcance menor que o WiFi de 2,4 GHz. No entanto, o alcance limitado do acesso Wi-Fi de 2,4 e 5 GHz é benéfico ... pois um alcance maior significa que você captará mais interferência dos vizinhos.
Klaws