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


Congestionamento 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 usa como padrão a escolha automática de seu canal e o hardware parece capaz de detectar redes conflitantes, por que eles não fazem um trabalho melhor na seleção de canais?


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origem


Solução. Use 5GHz não 2.4. - Tetsujin
@Tetsujin Isso é um pouco contundente, não é realmente uma solução. - Ultrasonic54321
O problema é que o ambiente pode continuar mudando e depende do ponto de acesso com que frequência ele verifica o melhor canal. Se é apenas na inicialização e o dispositivo não é reiniciado com freqüência, pode levar meses entre configurar o melhor canal. Então isso depende do dispositivo. - HelpingHand
@ 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, trata-se de uma proporção de 50: 1. Eu sou a única pessoa em 'view' em 5, os outros 50 que eu posso ver daqui nunca mudaram de 2.4. - Tetsujin
Todo mundo tem uma situação diferente. Suas observações não estão erradas, mas elas também não estão certas. - Ultrasonic54321


Respostas:


A falha dos APs Wi-Fi em escolher 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 foi bom quando o AP foi reiniciado pela última vez pode ter se tornado um dia de escolha ruim, semanas ou meses depois.
  • A maioria não quer atrasar a inicialização gastando o tempo suficiente para avaliar realmente todos os canais, então eles usam heurísticas ruins como "basta escolher o canal em que vemos menos APs", o que não necessariamente se correlaciona com qual canal fornecerá a melhor taxa de transferência e confiabilidade. Pior ainda, essas heurísticas supersimplificadas podem causar problemas como escolher um canal que se sobreponha parcialmente a outros canais em que os APs estão ligados, o que fará com que os APs interfiram uns com os outros sem poder cooperar um com o outro como fariam se estivessem exatamente no mesmo canal.
  • A maioria nem tem o hardware do analisador de espectro necessário para avaliar verdadeiramente a interferência de RF em cada canal; eles têm rádios Wi-Fi e se concentram 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, monitores de bebês, câmeras sem fio e mais.
  • Criar um AP que tenha o hardware e os algoritmos para escolher os canais bem não apenas na inicialização, mas para continuar a reavaliar as opções de canal mais tarde, e mudar de canal quando houver benefícios, é caro e repleto de potencial interoperabilidade. problemas. Nem todos os clientes são ótimos para honrar os anúncios de comutadores de canal do AP, portanto, um AP que altera os canais rapidamente arrisca que os clientes caiam da rede toda vez que isso acontece.

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E os desenvolvedores de firmware são muito fracos para bloquear as opções para 1/6/11. - chrylis
Acrescente que o congestionamento do canal em que o roteador está situado pode diferir do congestionamento do canal em que seu dispositivo final está localizado. - Gary
@detly 06/01/11 são os únicos canais que você deve usar porque são os canais que não se sobrepõem. Se, por exemplo, você escolhe 3 porque há muitas pessoas em 1 e 6, agora você está congestionando tudo entre 1 e 6. Eu acho. - Matt M.
@CaptainMan Toda vez que as baterias morreram no meu Gameboy enquanto estava no carro, eu acabava lendo o rótulo várias vezes. - Adonalsium
Você precisa encurtar os dias para 'a próxima vez que tiver um corte de energia'. Pense sobre o que acontece quando 80 AP's são inicializados após um corte de energia, todos vêem que o canal 3 está completamente livre e todos então decidem usá-lo, até o próximo corte de energia;) - djsmiley2k


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 uns com os outros. E isso só é verdade se o dispositivo usar apenas 20MHz de largura de banda e não a largura de banda de 40MHz disponível em alguns pontos de acesso.

Todos os roteadores Wi-Fi configurados corretamente devem usar apenas o canal 1, 6 ou 11 na largura de banda de 20MHz. Um ponto de acesso pisa nos sinais de quaisquer pontos de acesso próximos por pelo menos 2 canais acima e 2 canais abaixo de si mesmo. Pior se estiver na largura de banda de 40MHz.

Quando os pontos de acesso podem ver um ao outro, no mesmo canal, eles cooperam e compartilham o espaço aéreo. Se dois pontos de acesso estiverem usando canais próximos, mas diferentes, eles pisam um no outro e cada colisão resulta em dados perdidos.

Infelizmente, a maioria dos roteadores Wi-Fi modernos, por simplicidade, padroniza a seleção de canal automático. No entanto, eles não aderem à regra 1, 6 ou 11. Em vez disso, eles usam um algoritmo proprietário que provavelmente é baseado no uso de cada canal. Isso causa uma interferência severa e inevitável de redes próximas, praticamente inutilizando a banda de 2,4 GHz em algumas áreas. Além disso, as seleções de canais automáticos geralmente acontecem apenas durante uma reinicialização ou raramente ocorrem. Assim, a seleção do canal pode rapidamente tornar-se 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 do canal é baseada no que o AP ouve, e não no que o cliente ouve, que pode estar mais próximo de um conjunto diferente de APs.

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

A resposta é usar a banda de 5GHz. Existem dezenas de canais de 5GHz disponíveis. Nenhuma delas se sobrepõe a outras se a configuração de largura de banda padrão de 20MHz for usada. Isso significa que todos os dispositivos que usam a banda de 5GHz podem cooperar entre si sem interferir. Infelizmente, o Wireless-N e especialmente o Wireless-AC permitem canais mais amplos que se sobrepõem na tentativa de fornecer maior throughput. Portanto, mesmo na banda de 5GHz, você deve estar consciente da interferência do co canal e escolher suas configurações com sabedoria, em vez de usar a seleção de canal automático.

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


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Sugerir pessoas usando minúsculos canais antigos de 20MHz em 5GHz é um mau conselho, a menos que você os avise de que reduzirá o desempenho do 802.11ac para menos de um quarto do que poderia ser. - Spiff
Além disso, o que o AP vê / ouve é diferente do que os clientes AP aqui, por isso está tomando decisões sobre informações um pouco erradas. - davidgo
@davidgo Acordado. Seleção de canal deve ser planejada. Seleção automática só causa problemas. No entanto, a banda de 5Ghz elimina muito disso. - Appleoddity
@Spiff Eu aprecio que isso possa reduzir o desempenho. Mas minimizar a interferência co-canal é um dos maiores objetivos no planejamento de wi-fi. Em qualquer área urbana ou moderadamente povoada, isso significará usar canais de largura de banda de 20Mhz. Tentar usar mais alguma coisa vai piorar as coisas ou não fazer muita coisa. O 802.11AC pode usar decisões de largura de banda por quadro para evitar interferência co-canal, mas é inutilizado por dispositivos sem fio-N. Em última análise, você verá pouca diferença ao tentar usar canais de largura de banda maiores em áreas densas. - Appleoddity
As fontes estão inativas. Parece muito conservador usar espaçamento de 25 MHz, quando o canal real está usando 16.25, com o resto sendo banda de guarda já. A realidade é diferente, onde 1,5,9,13 é realmente utilizável. As outras fontes nesse parágrafo são antigas (Cisco usando 22 MHz) ou não estão disponíveis ou não testam 1,5 canais (ou similares). - user3549596


Como Spiff mencionou, a seleção de canais geralmente é feita apenas durante o tempo de inicialização, já que a reavaliação periódica da utilização de canais alternativos requer hardware adicional ou melhor. Há também nenhum padrão aceito sobre como os APs devem cooperar ao selecionar seu canal. O que aconteceria se todos os APs em uma área verem de repente que o canal 6 está sendo menos utilizado que os canais 1 e 11? Certo. Alguns segundos depois, o canal 6 se tornou inutilizável, e cada AP está pulando de volta para os canais 1 e 11 ... deixando o canal 6 aberto como alvo principal para a próxima invasão de AP.

Na faixa de 5GHz, a Seleção Dinâmica de Freqüência (DFS) pode ser necessária para alguns canais (canais 52-64 e 100-140 na Alemanha e nos EUA). Isto é, no entanto, não pretende melhorar a cooperação dos APs, mas para evitar que os APs afetem os radares meteorológicos. Um AP usando DFS tem que monitorar constantemente o canal de radar meteorológico e, se detectar algo que poderia ser um radar meteorológico, tem que sair desse canal imediatamente (normalmente alternando para um canal de 36 a 48, já que eles não são usados ​​para o radar meteorológico e não exigem DFS ... em outras palavras, o AP não seleciona o melhor canal alternativo, mas apenas um canal que é garantido estar seguro do radar meteorológico).

Pode ser possível que alguns fabricantes de APs tenham algoritmos que podem otimizar a atribuição de canal quando uma área é coberta por um número de seus (e somente seus) APs. Um "Rogue Access Point" (que não está participando deste processo de otimização) pode perturbar significativamente a rede. Algumas empresas periodicamente realizam caçadas para APs Rogue em suas instalações.


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Apenas adicionando uma representação visual sobre o congestionamento de 2,4 GHz vs a banda de 5 GHz para as respostas já excelentes.

Eu moro em uma capital europeia com uma forte Internet e uso de Wi-Fi.

Além disso, a maioria dos operadores locais também adiciona uma rede de roaming por padrão, e com freqüência é pelo menos SSIDx2 por home / neighboor. Tenha em mente que, além dos sinais de transmissão dos APs, os clientes também transmitem.

Então, como exemplo, só ouvindo com um notebook normal sem amplificação em um ponto fixo no meu quarto, sem andando em casa, eu posso ver pelo menos 136 SSIDs (em torno de 70-90 APs). Não seria um longo trecho que me levou a suspeitar que eu poderia ter em torno de mim aprox. 200 equipamentos (APs + clientes) transmitindo sinais na banda de 2,4GHz.

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

wifi


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Esse gráfico é legal - como é feito? - krubo
@krubo É o WiFi Explorer no MacOS - Rui F Ribeiro
no lado direito, 2.4Ghz deveria estar no lado esquerdo - uma edição está pendente para esta resposta, você pode incorporar isso? - Leon Adler
@LeonAdler feito, obrigado. - Rui F Ribeiro
@krubo eu tentaria InSSIDer (deve ser livre para usar) - Jan Ivan


Em uma área de alto congestionamento, onde há dezenas de APs nos canais 1, 6 e 11 de 2,4 GHz, às vezes consigo 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, já que o perfil de largura de banda circular do 802.11b (DSSS) faz parecer que ele se importaria mais com o meio de seu próprio canal, mesmo se canais sobrepostos estivessem presentes. É claro que essa abordagem é muito louca para o roteador fazer por conta própria. Sua milhagem pode variar.

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A verdadeira razão é que 2.4gHZ é uma banda de lixo e nunca deveria ter sido usada para nada. E a razão é que é uma banda de lixo é que é a mesma freqüência que a molécula de água, ele ressoa. É por isso que os radioastrônomos usam a banda extensivamente em busca de exoplanetas e nebulosa. A corporação não queria a banda porque sabiam que era inútil. Então, graças à arrogância corporativa da FCC, 2.4ghZ tornou-se domínio público por padrão. Mais ou menos como o lixão da cidade sendo inaugurado 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 de casa, fornos de microondas, aquários, neve e tubos de água de plástico. Os transmissores concorrentes causam “bolhas de interferência” que vagam ao longo de alguns minutos. Não há solução para essa errância, sua parte da ressonância de 2,4 com a molécula de água. Quanto mais transmissores competirem em seu bairro, pior será a errância.

Desculpe dizer, mas a única solução é realmente subir o espectro para 5.6.


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Na verdade, 2.4GHz foi escolhido em grande parte porque já era uma banda ISM e era baixa o suficiente em freqüência para tornar os chipsets RF baratos. A coisa da água não é realmente verdade, a água tem muitos, muitos modos de ressonância, a maioria deles bastante baixa Q. As bandas de absorção não se tornam uma questão importante até que você atinja o oxigênio em cerca de 60GHz, que pode custar 15dB por km de aumento perdas de trajetória. 2.4GHz foi um compromisso baseado no tamanho do magnetron, considerações harmônicas e alguns experimentos sobre a penetração em alimentos na década de 1940, um forno funciona perfeitamente bem em qualquer lugar entre cerca de 1 e 20GHz. - Dan Mills
Há utilidade em ter bandas que são absorvidas. O objetivo de ter APs de baixa potência em tal banda é que eles não vão interferir com os outros muito longe. Infelizmente, há uma tonelada de coisas nessa banda. - Brad
Deixe-me verificar rapidamente a frequência de ressonância do vapor de água não condensado ... certo ...: "O pico é 10GHz a 50GHz, dependendo da temperatura." Eu acho que a freqüência de ressonância em temperatura ambiente é em torno de 22GHz. Essa ressonância não afeta muito o WiFi, mas afeta os sinais de 5 GHz mais do que os sinais de 2,4 GHz. Ainda pior para 5.6GHz e superior, obviamente. Observe que o WiFi de 5 GHz tem (com a mesma potência de saída) um alcance menor que o WiFi de 2,4 GHz. No entanto, o alcance limitado de 2,4 e 5 GHz WiFi é benéfico ... como um intervalo maior significaria que você pegaria Mais interferência dos vizinhos. - Klaws