Di negara dan kota dengan infrastruktur telekomunikasi yang dikembangkan, pengguna semakin mengeluh tentang Wi-Fi. Di lingkungan perkotaan yang padat dengan perangkat klien yang menggunakan Wi-Fi, kualitas komunikasi rata-rata memburuk dari tahun ke tahun. Apakah ada cara untuk membalikkan tren ini?
Sekarang di dunia ada lebih dari
6,5 miliar perangkat yang terhubung ke jaringan melalui standar nirkabel ini, dan pada tahun 2020 jumlah mereka akan mencapai hampir 21 miliar. Ini adalah sekitar 2,8 perangkat per orang di planet ini. Jadi kekurangan bandwidth saluran nirkabel hanya akan bertambah buruk. Namun, untuk mengatasi masalah ini, tidak cukup hanya menginstal router yang lebih kuat. Alasan "kemacetan lalu lintas virtual" tidak hanya "jalan sempit", tetapi juga sejumlah faktor lainnya.
Saat ini, di setiap rumah dan banyak apartemen ada router Wi-Fi, dan di beberapa - beberapa meningkatkan kecepatan koneksi biasanya dikaitkan dengan penggunaan bandwidth yang lebih padat. Selain itu, operator seluler melanggar batas Wi-Fi, mengemas beberapa lalu lintas ke dalamnya, dan dengan munculnya 5G, situasinya mungkin memburuk.
Artinya, Wi-Fi sebenarnya telah menjadi korban dari kesuksesannya sendiri. Apa yang bisa dilakukan untuk menyelesaikan masalah ini, atau paling tidak untuk menguranginya?
Kerumunan di udara
Meskipun di negara yang berbeda, regulator dapat memberlakukan persyaratan tertentu untuk melisensikan spektrum frekuensi Wi-Fi, secara umum kisaran ini tetap kurang lebih terbuka. Pengguna harus mematuhi persyaratan teknis, termasuk batas daya transmisi, tetapi tidak ada izin khusus yang diperlukan. Saat ini, hampir semua jaringan Wi-Fi publik, termasuk yang di rumah, beroperasi pada pita 2,4 dan 5 GHz. Pada saat yang sama, gelombang 2,4-gigahertz menembus lebih baik melalui dinding dan furnitur, dan memang ditransmisikan lebih jauh dibandingkan dengan 5-gigahertz, dengan kekuatan transmisi yang sama.
Misalnya, di AS, regulator mengalokasikan bandwidth 84,5 MHz untuk Wi-Fi. Dalam kerangka kerja standar 802.11b / g / n, lebar saluran adalah 20 atau 22 MHz, sehingga hanya tiga saluran yang dapat masuk ke pita umum tanpa saling tumpang tindih: 1, 6 dan 11. Di Eropa, situasinya hampir sama:
13 saluran , di mana pada saat yang sama hanya tiga yang bisa digunakan tanpa saling tumpang tindih. Di Jepang, sedikit lebih mudah: 14 saluran dan 4 non-tumpang tindih simultan.
Jadi, jika Anda melihat lebih dari tiga router 2,4-GHz dalam daftar jaringan Wi-Fi, atau jika ada tiga, tetapi satu menggunakan saluran selain 1, 6 dan 11, maka ada tumpang tindih saluran.
Dalam Wi-Fi 5 GHz, situasinya berbeda: 38 saluran non-overlapping dengan lebar 10 dan 20 MHz diletakkan di kisaran 5170 hingga 5905 GHz (di AS - 5180-5825 dan 24 saluran 20 MHz, di Eropa dan Jepang bahkan ada lebih sedikit saluran ) Tampaknya beberapa kali lebih banyak saluran yang tidak saling mengganggu akan meningkatkan kualitas komunikasi dalam kisaran 5 GHz. Tetapi di sini kekhususan regional mengintervensi: di negara-negara yang berbeda beberapa saluran mungkin tidak dapat diakses untuk penggunaan umum, karena radar militer dan meteorologi serta televisi satelit beroperasi pada frekuensi-frekuensi ini. Oleh karena itu, karena kompleksitas lalu lintas "pas" ke frekuensi "masalah", sebagian besar router mengabaikannya.
Jadi, di masing-masing dari dua rentang, kami memiliki serangkaian saluran yang tidak tumpang tindih. Tetapi karena banyaknya router dan perangkat klien, tumpang tindih berubah menjadi situasi normal. Ketika konflik muncul - dua transmisi Wi-Fi berpotongan - semua peserta sementara terdiam, dan setelah jeda beberapa saat mereka kembali ke udara lagi. Durasi jeda meningkat secara eksponensial saat jumlah tumbukan meningkat, sebagai akibatnya, kecepatan dan keandalan koneksi Wi-Fi berkurang.
Di daerah padat penduduk, kemacetan eter bisa sedemikian rupa sehingga koneksi dalam kisaran 2,4-gigahertz nyaris tidak merayap. Ini mengarah pada fakta bahwa di sejumlah negara, penyedia mulai menutup kisaran ini untuk video atau suara, dan sebagian besar produsen ponsel cerdas umumnya tidak merekomendasikan penggunaan Wi-Fi 2,4-gigahertz. Standar IEEE 802.11ac umumnya menyiratkan beroperasi hanya dalam kisaran 5 GHz, meskipun kompatibel dengan IEEE 802.11n yang lebih lama.
Wi-Fi modern dapat dibandingkan dengan jalan raya yang sibuk pada jam sibuk. Tetapi, seperti yang disebutkan di atas, ini bukan hanya tentang jumlah koneksi klien. Transisi dari 2,4 ke 5 GHz dirancang untuk menyelesaikan masalah dengan kemacetan saluran, tetapi pada saat yang sama saya harus mengorbankan cakupan. Ini mengarah pada fakta bahwa banyak pengguna mulai menggunakan amplifier perangkat keras dan membangun jaringan mesh untuk mencapai tingkat sinyal yang layak di setiap kamar. Amplifier mendengarkan eter, menerima sinyal dari router dan menduplikatnya dengan kekuatan yang lebih tinggi, kadang-kadang di saluran lain. Ini mengarah pada peningkatan jumlah overlay transmisi Wi-Fi dalam rentang frekuensi yang sama.
Penyedia dan Operator
Dari sudut pandang ini, titik akses Wi-Fi publik telah menjadi kejahatan nyata. Pada tahun 2005, penyedia Spanyol Fon Wireless pertama kali memperkenalkan konsep hotspot komunitas, yang didasarkan pada router pribadi, dan hari ini fenomena ini semakin populer di dunia. Beberapa penyedia layanan Internet mulai dengan cepat menyebarkan
poin tersebut untuk pelanggan, menggunakan router pelanggan mereka untuk ini. Menurut Juniper Research, pada 2017,
sepertiga dari router rumah di dunia akan dapat beroperasi sebagai titik akses untuk komunitas. Bagian dari spektrum Wi-Fi akan dialokasikan untuk kebutuhan ini, dan pemilik router sendiri bahkan tidak akan memperingatkan tentang hal ini.
Tapi itu belum semuanya. Pesatnya pertumbuhan jumlah smartphone telah menyebabkan fakta bahwa bandwidth spektrum yang dialokasikan untuk komunikasi seluler praktis telah habis. Dan operator telekomunikasi berencana di tahun-tahun mendatang untuk mentransfer sebagian besar beban transfer data seluler ke pita Wi-Fi yang tidak berlisensi. Teknologi serupa disebut LTE-U (LTE-Unlicensed) dan LAA (Licensed Assisted Access). Mereka menyiratkan penggunaan 4G LTE dan router untuk mengirimkan data dalam kisaran 5-gigahertz yang sama seperti Wi-Fi. Meskipun operator telekomunikasi mengklaim bahwa ini akan berdampak kecil pada pengguna Wi-Fi, sejumlah
perusahaan besar , termasuk Google dan Microsoft, percaya bahwa LTE-U dan LAA pasti akan memperburuk saluran Wi-Fi dan mengurangi kualitas komunikasi.
Apakah Anda memiliki biji atau pergi?
Lebih jauh: dalam standar IEEE 802.11ac terbaru, jumlah saluran telah dikurangi untuk meningkatkan kecepatan untuk menyiarkan streaming video resolusi tinggi dan menghemat baterai untuk perangkat seluler yang akan mengirimkan data pada frekuensi tinggi hanya untuk waktu yang terbatas. Throughput maksimum meningkat menjadi 1,3 Gb / s. dibandingkan dengan 450 Mb / s. di 802.11n. Tetapi ini dicapai, antara lain, dengan menggabungkan saluran. Dalam IEEE 802.11ac Wave 3, seluruh spektrum Wi-Fi yang tersedia umumnya dibagi menjadi hanya dua saluran 160 MHz, yaitu, dalam mode ini hanya dua pasang perangkat yang dapat bekerja secara bersamaan tanpa tumpang tindih. Jika, misalnya, tetangga Anda menggunakan salah satu dari dua saluran ini untuk menonton film, dan tetangga lainnya mengambil saluran kedua, maka Anda tidak akan memiliki apa pun yang tersisa.
Entah bagaimana, keuntungan utama dari rentang 5 GHz di atas pita 2,4 GHz tiba-tiba menghilang - sejumlah besar saluran yang tidak tumpang tindih.
Mengingat semua hal di atas, di tahun-tahun mendatang, Wi-Fi di kota-kota besar berisiko berubah dari alternatif cepat ke Internet seluler menjadi lambat yang mengganggu. Sayangnya, adopsi standar 802.11ac yang meluas, yang menawarkan saluran yang lebih luas dan lebih cepat, tetapi lebih sedikit, hanya akan memperburuk situasi. Ngomong-ngomong, agen telekomunikasi Ofcom pada tahun 2013
menerbitkan penelitian yang memperkirakan pencapaian tingkat kritis kemacetan spektrum Wi-Fi pada tahun 2020.
DFS sebagai tindakan sementara
Ingat tentang radar yang memiliki hak prioritas untuk menggunakan bagian dari rentang 5-gigahertz? Saat ini, saluran ini diabaikan oleh perangkat konsumen, tetapi jika Anda mulai menggunakannya secara besar-besaran, ini dapat sepenuhnya mengubah gambar.
Seperti yang disarankan Kapten, jauh dari setiap sudut di kota-kota besar terdapat radar militer dan meteorologi, banyak di antaranya juga tidak bekerja sepanjang waktu. Oleh karena itu, bagian dari spektrum ini dapat digunakan oleh perangkat konsumen asalkan mekanisme DFS (
Dynamic Frequency Selection ) diimplementasikan secara besar-besaran: router terus memantau aktivitas sumber sinyal prioritas, dan segera setelah radar mulai bekerja, ia beralih ke saluran lain atau mengurangi daya pancar. DFS menyiratkan melepaskan saluran selama 10 detik selama setengah jam berikutnya, bahkan jika pulsa 1 milidetik terdeteksi dari sumber prioritas.
Sebagian besar perangkat konsumen yang dirilis dalam 3-4 tahun terakhir - terutama smartphone, tablet, dan laptop - dapat memahami perintah DFS, tetapi untuk ini, router haruslah master DFS. Artinya, itu adalah router yang bertanggung jawab untuk memantau spektrum dan melepaskan saluran yang berdekatan.
Tetapi tidak mudah untuk mengimplementasikan fungsi master DFS di router: pulsa radar bisa sangat sulit dideteksi karena kefanaannya (0,5 ms) dan tingkat energi yang sangat rendah (-62 ..- 64 dB per mlW). Selain itu, alat pendeteksi pulsa radar memakan sebagian dari bandwidth router, karena dipaksa untuk mendengarkannya selama 60 detik sebelum menggunakan saluran sebelum memutuskan bahwa itu gratis, serta untuk mendengarkan antara sesi pertukaran data.
Sampai saat ini, fungsi master DFS hanya ditemukan di router mahal, yang biasanya digunakan di perusahaan besar. Tapi secara bertahap DFS menembus ke segmen harga yang lebih rendah. Benar, ini juga bukan obat mujarab: setelah semua, ketika sinyal terdeteksi dari sumber prioritas, router dipaksa untuk beralih ke salah satu saluran secara default, ke bagian non-DFS dari spektrum 5 GHz, dan di sana cukup "ramai". Selain itu, router modern biasanya tidak kembali ke saluran DFS sampai mereka reboot. Dalam sistem perusahaan, ini dilakukan setiap hari, dan router rumahan dapat bekerja tanpa perlu me-reboot selama berminggu-minggu dan berbulan-bulan, sampai pemilik menyadari bahwa kecepatan Wi-Fi terlalu rendah dan sekarang saatnya untuk reboot.
Faktanya adalah bahwa dalam implementasi DFS modern, modul radio hanya mendengarkan satu saluran pada satu waktu. Dan ketika master DFS memonitor saluran, modul radionya tidak boleh mentransmisikan apa pun ke saluran lain selama 60 detik, agar tidak mengganggu mendengarkan saat ini. Untuk menghindari situasi seperti itu, sebagian besar implementasi DFS memerlukan reboot router untuk kembali ke saluran DFS terbuka.
Tetapi jika Anda menciptakan teknologi yang lebih efisien untuk mendeteksi sumber-sumber prioritas, maka saluran-saluran yang menganggur saat ini akan membantu menurunkan spektrum Wi-Fi 5 GHz. Misalnya, Anda dapat melengkapi router dengan sistem detektor - modul radio tambahan untuk memindai spektrum dan prosesor terpisah untuk mendeteksi pulsa radar dan mengontrol saluran. Pada saat yang sama, sistem detektor harus sepenuhnya dipisahkan dari sistem penerimaan / transmisi Wi-Fi, yang akan menyelesaikan sebagian besar masalah yang melekat dalam implementasi DFS modern, ketika satu prosesor bertanggung jawab untuk transfer data dan pencarian sumber sinyal prioritas. Modul radio terpisah akan memungkinkan Anda untuk memindai semua saluran secara teratur, dan ketika sumber prioritas muncul di saluran saat ini, router akan tahu apakah ada saluran DFS lain yang saat ini terbuka, mentransfer koneksi di sana, dan tidak ke saluran publik default. Demikian pula, router dapat secara otomatis kembali ke saluran DFS sebelumnya setelah batas setengah jam tanpa mengganggu koneksi.
Pada saat yang sama, prosesor tambahan akan membantu meminimalkan jumlah deteksi palsu, sehingga meningkatkan durasi kerja di saluran DFS. Mengingat meningkatnya beban pada prosesor router modern, prosesor kedua tidak terlihat seperti kelebihan.
Pada prinsipnya, semua ini juga merupakan tindakan sementara: semakin banyak router mulai menggunakan saluran saat ini, semakin cepat mereka akan kelebihan beban juga. Tetapi pada saat itu, rentang lain dapat disepakati untuk digunakan oleh jaringan Wi-Fi. Atau kita harus menerima kenyataan bahwa dalam beberapa tahun Wi-Fi tidak akan berfungsi di kota-kota besar, untuk membuatnya lebih halus, tidak cepat.