802.十一还有什么? 为什么wifi很烂以及如何处理

好消息是,如果您正确构建它,它将不再那么草率


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当基于无线标准802.11b的网络在90年代末进入市场时,它们看起来很漂亮。 他们承诺通过以太网线的速度为“ 11 Mbit / s”,而不是10 Mbit / s,并且人们会认为无线网络实际上比以太网工作得更快。 我花了很长时间才熟悉无线网络-智能手机还没有被解雇,笔记本电脑非常昂贵,低功耗且笨重。 而且我已经将快速以太网(100 Mbps)放入了客户办公室和我的家中,因此将速度降低90%的想法对我来说并不有吸引力。

在2000年代初期,一切开始发生变化。 笔记本电脑正在萎缩,变得越来越轻巧,便宜-而且还内置了WiFi。 小型企业开始狭the地看待承诺的标准“ 11 Mbps”并反映-一旦在旧办公室中达到10 Mbps就足够了,为什么不在新的无线网络中放置新的无线网络呢? 当我弄清楚这种决定的后果时,我第一次接触WiFi,而我的第一印象却很糟糕。 事实证明,“ 11 Mbps”是纯比特率的最大物理级别,而不是计算机之间可以传输真实数据的速度。 实际上,在速度和可靠性方面,他并不比拨号特别出色。 实际上,如果将所有设备彼此之间以及接入点之间放置得非常近,那么您最多可以期望达到1 Mbps-大约125 Kb / s。 甚至更糟的是-如果有十台计算机试图连接到服务器,则需要将这125 Kb / s划分为12.5 Kb / s。


D-Link DI-514 802.11b路由器,是当时相当不错的路由器。 在这个黑暗而可怕的时刻。

当每个人都已经习惯了802.11b很烂的事实时,802.11g就出现了。 他承诺速度为54 Mbps,是快速以太网的一半,但比常规以太网快5倍! ?? 不行 就像802.11g一样,所宣传的速度表示的是纯比特率的最大物理级别,而不是您在复制指示器上看到的。 就像在802.11b的情况下一样,在最佳情况下,您将获得该速度的1/10(约为5 Mbit / s),并在网络上的所有计算机之间共享这5 Mbit / s,而不是为每台计算机都获得。

2010年,802.11n推出,承诺提供600 Mbps的速度。 疯了! 好吧,也就是说,它的速度不及千兆以太网,当时它的成本已降至可接受的水平,但这比快速以太网快6倍,对吗? 再次-预期速度的1/10是合理的。 可能吧 天气好的时候。 对于一台设备。

当802.11ac于2013年底进入市场时,商店中的盒子宣布了越来越惊人的速度,其中许多速度是消费者有线Internet最高速度的几倍。 几年过去了,他们声称达到了1.3 Gbps! 2.7 Gbps! 5.3 Gbps! 但是到那时我已经停止关注它们了。 营销人员用牙齿抓住这些碎屑,并且不会放开它们。 WiFi的速度甚至无法与有线互联网相提并论。 显然,广告在说谎。

长期以来,人们一直不喜欢WiFi,当WiFi网状网络在2016年轰炸市场时,我感到非常惊讶,结果,我开始了解它们。

打开广告包装


假设一个带有无线路由器的盒子为您提供:
AC5300路由器采用突破性的三频WiFi技术,具有高达5 322 Mbps的独特无线速度。 得益于4x4数据流,可以使用波束赋形技术和MU-MIMO将它们组合在一起以增加范围和可靠性!

顺便说一句,是框内的真实文本。 不仅D-Link还在这样做-Netgear,Linksys,ASUS和TP-Link也在做同样的事情。 现在我们已经知道这并不意味着我们将连接一台笔记本电脑并开始以600 Mb / s的速度下载文件。 但这是什么意思?

如果尝试破译AC5300速度额定值,事情就会变得混乱。 如果我们将路由器中每个发射机的物理级速度乘以MIMO流的最大数量并将其全部相加,即可获得这些数字。 DIR-895L / R在三个频带中运行,可以同时在三个不同的WiFi信道上进行发送和接收:两个5 GHz的信道和一个2.4 GHz的信道。 如果您认为相邻网络不会打扰您,则可以将三个设备(笔记本电脑,智能设备和平板电脑)同时连接到不同的发射器和不同的通道上。 到目前为止一切顺利!

我们有两个具有80 MHz宽信道的5 GHz发射机和一个具有40 MHz信道的2.4 GHz发射机。 它们每个都支持多达4个MIMO流。 不幸的是,数字并没有收敛-在带宽为80 GHz的5 GHz信道上以433 Mbit / s乘以4个流,得出1,732 Mbit / s,而D-Link要求5 GHz发射器从2166 Mbit / s开始。 额外的108.5 Mbps是从哪里来的? 没有简单的答案。 但是,根据玩世不恭的程度,这可能是“您的设备可能支持或可能不支持的专有802.11扩展,压缩可能会或可能不会适合您的数据”或“广告废话”。 这已经是标准做法,因为具有两个范围的3x3路由器突然从“ AC1700”变为“ AC1900”。

如果研究同一个“ AC5300”额定值的有关2.4 GHz的部分,结果甚至更糟。 D-Link宣布2.4 GHz发送器的速度为1000 Mbps。 802.11n 2.4 GHz信道的40 MHz宽度的物理层速度为150 Mbit / s和150 Mbit / s,乘以4个MIMO流= 600 Mbit / s。 400 Mbps往哪里去? 每个人都自己决定。 显然,他们认为每个通道额外增加了50 Mbit / s的速度,这表明在2.4 GHz上进行256-QAM调制,尽管这是非标准的,并且未得到IEEE的批准,而且很少有人会支持这种东西。 这已经是800 Mbps。 仍然不足以达到1000 Mbit / s的200,但是这与D-Link归因于其自身在5 GHz频率下数据“压缩”的20%相同。 大概吧


如果不阻止广告部门会发生什么情况。 缺少的是“ R型”标签[R型是最初出现在本田思域的汽车的“赛车”字样。 从比喻的意义上来说-汽车上的贴纸可以增加车主的炫耀程度-大约Transl。]。

如果从所有这些情况中得出结论,交流转速额定值始终存在,那么您离事实不远了。 让我们回到现实中,也许现实地,对所有这些期望。

让我们从4x4 MIMO开始。 路由器拥有它非常好,但是客户端设备(笔记本电脑,平板电脑,智能手机)没有它。 截至2017年2月,绝大多数设备支持1通道或2x2。 如果设备无法使用其他通道,则这些通道将是多余的。 您可能会认为这没有错; 您可以为笔记本电脑使用两个MIMO通道,为平板电脑使用两个。 抱歉,不,这是您的路由器可能支持的MU-MIMO,可能不支持-但您的设备肯定不支持它。 (很少有旗舰智能手机支持它(例如,Galaxy S7),但是我发现仅有的支持MU-MIMO的笔记本电脑卡没有售出,而只卖给了制造商。) 这就是全部理论; 我测试过的支持MU-MIMO的设备中的一小部分看起来不错-但与增加每个客户端的速度相比,它有助于更​​诚实地在MU-MIMO客户端之间分配带宽。 当我测试支持MU-MIMO的路由器时,将两个支持MU-MIMO的客户端连接到该路由器,这会使每个客户端的速度提高不超过20%。 您的所有设备很可能都支持SU-MIMO,并且一次只允许一个设备与接入点进行通信。 因此,如果最快的设备具有2x2支持,那么您将获得2x2的速度。

到目前为止,我们已经将该路由器从“ AC5300降低至5.3 Gb / s”,撕毁了声称速度为2.166 Gb / s的发射机。 然后,我们嘲笑“由于压缩而提高了速度”,它无助于传输JPEG,MP3,HTTP页面,压缩的gzip,实际上还传输了其他所有内容,这已经使我们的速度降低到1.732 Gb / s。 现在我们发现我们只能连接到这四个MIMO流中的两个,这将速度降低到866 Mbps。

似乎就是全部。 但不幸的是,没有。 您将永远不会看到设备以物理层的速度传输数据,除非是在与无线电波隔离且不受无线电回波保护的房间中经过特殊配置的UDP流量流中。


色雷斯大学天线研究系的房间与无线电回波隔离 德cri克利特在希腊。 金字塔的覆盖面由放射线吸收材料制成-带有碳和铁杂质的泡沫橡胶。

在现实世界的理想条件下(3米的距离,没有墙壁,没有干扰和竞争的网络),一台高质量的设备可以达到每个通道物理层速度的1/3至2/3,乘以MIMO流的数量。 我的Acer C720 Chromebook(以及我检查过的一小批廉价笔记本电脑)中的Qualcomm Atheros AR9462 802.11n 2x2适配器达到约205 Mbps,约为5 GHz,64-QAM上MIMO流宽时物理层速度的2/3 40 MHz。 我使用的TP-Link Archer T4U和Linksys WUSB-6300 802.11ac USB3适配器(也是2×2设备)可以提供近350 Mbps的速度,这是物理水平的40%。 带有Broadcom BCM94360CS的Macbook Pro与正确的路由器配对时,最多可以压缩600 Mbps-但是它们是3×3适配器,可将它们恢复为“ 1/3-2/3”间隔。

现在请记住,在大多数情况下,我们不会距离视线内的路由器3米-这大约是我们使用无线技术的一半,因为需要无线技术,以便我们可以在房屋内自由移动。 您将达到10米,与路由器之间有两三堵墙,那么您将已经获得约80 Mbps的速率。这是假设您拥有一个非常好的客户端设备,一个好的接入点,以及其他人和设备不为之奋斗注意此路由器。


两种设备都使用Realtek RTL8812au 2x2 802.11ac芯片组,但是它们的做法却大不相同。

如果您对本主题还不完全满意,那么...这些设备中的许多设备都存在方向性问题。 Linksys WUSB-6300在两个方向上的工作速度几乎相同,但高通AR9462和Archer T4U在接收数据[下载]方面比发送[上传]更好,而发送速度通常比发送速度低2倍。接收速度,甚至更糟...而且,即使使用相同的芯片组,不同的设备也可以有很大不同(WUSB-6300和T4U都使用Realtek RTL8812au)。

检查WiFi是一件非常令人困惑的事情。

两个问题的历史:信号和干扰


有线以太网的最大电缆长度为100 m-可以将其拖入美式足球场,并且仍然存在。 在100 m处的速度与在10 m处的速度相同。使用WiFi,结果将是事实。 它取决于无线电信号的强度,距离,障碍物, 多径传播 -所有这些直接影响连接的速度和质量。 为了解决所有问题,很容易集中精力于无线电信号的强度。 我们经过培训,可以在连接指示器(无论是WiFi还是移动设备)中寻找“更多棍子”。 解决方案看似简单:给发射器加电! 更多棍棒! 如果您住在带大院子的大房子里,那么一切对您来说都是简单的-更多的棍棒,更快的速度,每个人都很高兴。

不幸的是,故事并没有以信号的强度结束:您必须考虑干扰,这里的一切真的变得复杂。

如果您的以太网电缆存在干扰,则认为这是一个问题,并加以解决。 如果您对WiFi网络无线电信号有干扰,则认为它不是命运,请继续接受。 简而言之,任何与WiFi工作频率相同的干扰都会以与任何干扰他人通话的方式相同的方式抑制信号。 从这个意义上讲,您可以确定一个更强的信号可以解决所有问题-因为如果音乐响亮并且空调正常工作,您就说LOUDER!

到目前为止,一切都是直观的:如果您不听,大声说,问题就解决了。 这是一种流行的方法,我使用并审查了许多这样做的设备:Netgear Nighthawk,Orbi,Archer C7,Google Wifi-它们都发出足够的无线电信号,惹恼您附近三所房屋中的邻居。 唯一的问题是WiFi实际上不能那样工作。

淹没在附近的WiFi中


老实说:如果您拥有更强大的路由器,大多数人都不会介意淹没在相邻的WiFi中(我也这么认为)。 我们回到直观的对话模型:来自相邻WiFi的信号很弱,如果我们的信号更强,我们将淹没他们的信号,让他们自己精简或购买功能更强大的路由器,对吗?

这是非常人性化的方法,但效果不是很好。 想象一下在拥挤的酒吧里进行的对话:您非常想知道您的朋友或浪漫伴侣在说什么,但您正在与双方的对话和音乐竞争。 自然,您会大声说话! 不幸的是,其他所有人也开始大声说话,这导致我们进入零和游戏,每个人都大喊大叫,没人能理解。


如果它是802.11标准条,一次只能一个人讲话

无线网络无法正常工作。 标准可以防止设备相互呼喊的情况。 每个设备必须等待轮流清楚地“讲话”,而不会受到其他设备的干扰,而不是争夺传输信道的嘈杂的酒吧方法。 从技术上讲,WiFi网络是一个冲突区域,这种强制性的礼貌有助于避免数据包冲突。 这是值得做的,因为发生冲突,之后两个设备都必须停止传输,等待随机的时间,然后再试一次-从理论上讲,这应该帮助一个设备先与另一个设备“交谈”,以免它们再次淹没。 如果他们选择相同的随机数,则会再次发生冲突,并且一切都会重新开始。

大多数技术人员都知道这一点,但是许多人并不知道在冲突区域中不仅是您的WiFi设备,而且是同一频道上的所有WiFi设备。 我再说一遍,即使是在具有不同SSID和WPA密钥的不同网络上,同一信道上的任何传输都会阻塞该信道。 802.11规范使用“清除信道评估”来确定信道是忙还是闲,如果CCA说忙,则设备正在排队。 如果您的笔记本电脑,电话,平板电脑可以听到另一个-82 dBm的802.11 前同步码 ,无论是您的网络还是其他人,都应该安静地坐着,闭上眼睛,等待轮到它。 即使您的设备不了解前言,对于802.11a / b / g / n网络,任何-62 dBm的无线电信号也足以使信道“繁忙”,而对于802.11ac网络则足以使信道“忙”于-72 dBm。 这不是一个特别强的信号-在我的房间里,我经常可以以-82 dBm的功率观看十几个或更多的SSID。 更糟的是。 即使邻居的路由器位于房屋的另一侧,并且仅发出-90 dBm的信号,您仍然无法解决问题-他们儿子的笔记本电脑可以位于您附近的卧室中,并且可以发送-58 dBm的信号。

除了提高速度外,5 GHz网络还优于2.4 GHz网络,这就是为什么。 2.4 GHz网络的优点是它们具有更好的信号距离和磁导率,而缺点是它们具有更好的信号距离和磁导率。 在多房间的建筑物中或在拥有邮箱大小的私人住宅的住宅区中,您的设备将看到2.4 GHz网络,并与它们共享通话时间,距离是5 GHz网络的3-4倍。


当WiFi信号的范围和渗透性良好时


当WiFi信号的范围和渗透性较差时

自我竞争


如果您喜欢“物联网”,并且拥有家中所有的东西,从色相灯泡和三星冰箱到智能门锁和恒温器,我希望您仔细阅读上一节-正是因为这个原因,您的WiFi定期无法正常工作,并且设备尽管整个房屋中都有4根杆的连接,但网络仍然掉线。 如果您的“智能电视”播放Netflix的4K电影,您的孩子观看YouTube,并且配偶切入DOTA,则带宽可能根本不足以容纳恒温器,并且增加无线电信号强度将无法解决问题。

随着我们添加更多设备而我们的邻居添加设备,问题变得更加严重。 更强大的设备是一把双刃剑。 TX功率和RX灵敏度越高,碰撞区域越宽-争夺通话时间的设备越多。 为简化起见,当您在房屋中四处走动时,一个接入点将您转移到另一个接入点时,可以通过漫游时工作范围不长的低功耗网络解决此问题。 这限制了每个碰撞区域中设备的数量,并释放了每个房间的频率(因为不同的房间不会互相竞争)。

现在什么是网状网络拓扑?


Wi-Fi网格通常通过有关信号强度的清晰文字来宣传。到处获取更多的棍子!网状网络的真正好处并不像简单的信号放大那样粗糙。就这么简单-放置功能强大的发射器,拿起灵敏的接收器,然后散散步。为此,也不需要网孔-一些Archer C7可以覆盖不超过100美元的严重距离。网状网络最有趣的是用作多个接入点,以将网络划分为较小的冲突区域,从而使设备之间的竞争减少。如果您的设备足够聪明,可以使用所需的最小信号强度,则它们离接入点越近,等待时间,功耗就越小,最重要的是竞争设备也就越少。

尽管这些发展仍处于旅程的开始。尽管在会展中心和机场安装WiFi热点的网络工程师通常会理解诸如强行降低信号强度以及适当使用频谱限制冲突等概念,但大多数家用和小型企业设备的设计和广告宣传都比较简单-强信号。更高的性能,更强大的功能。但是系统正在缓慢发展。


我家中基于Plume的网络图,包括 Plume 通道

-此类新一代策略的一个明显的好例子,该策略专注于将网络划分为较小的冲突区域,而不是在尝试提高单个客户端的理想性能的过程中最大化功率。但是整个行业正在逐渐拉升。 Eero仍对所有设备使用相同的通道,但是更积极地按频率分隔客户端,并且不会尝试将所有内容推入理论上“更快”的5 GHz信号范围内。新的Linksys Velop分配2.4 GHz频率-为不同的接入点使用不同的信道-但每个信道使用相同的5 GHz对(非常糟糕,他们可以使用共享的传输通信网络[回传]在5 GHz,并为客户提供5 GHz的不同信道。AmpliFi HD还共享2.4 GHz信道,将5 GHz共享信道用于传输通信网络,并在每个接入点提供不同的2.4 GHz信道。而且,较新的固件可以智能地将客户端分配到这些2.4 GHz,而后者彼此之间或与5 GHz网络都不会竞争。

结论


无线电信号强度并非决定一切。并且简单的速度测试是不够的。您需要维修的设备越多-您的家庭,邻居就越复杂。物联网将照顾此类设备的数量增长,因为从冰箱到洗衣机和灯泡的所有物品都需要互联网访问。

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN402199/


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