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

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?

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.

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.

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.

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.

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.

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.